ZHCSJ51F December 2018 – November 2023 TMP61
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8.2.1.2 详细设计过程
电阻分压器方法产生一个可根据偏置电压 (VBIAS) 进行调节的输出电压 (VTEMP)。当 VBIAS 也用作 ADC 的基准电压时，电源引起的任何波动或容差误差都会被消除，不会影响温度精度（如图 8-5 所示）。使用方程式 2 来根据 TMP61 的可变电阻 (RTMP61) 和偏置电阻 (RBIAS) 计算输出电压 (VTEMP)。使用方程式 3 来计算与该输出电压、ADC 满量程范围和 ADC 分辨率对应的 ADC 代码。
图 8-5 带 ADC 的 TMP61 分压器
其中
- FSR 是 ADC 的满量程范围，即参考接地电压 (VREF)
- n 是 ADC 的分辨率
方程式 4 展示了当 VREF = VBIAS 时，VBIAS 将会消除。
根据微控制器中读取的 ADC 代码，使用多项式方程式或 LUT 提取温度读数。使用热敏电阻设计工具将 TMP61 电阻转换为温度。
取消 VBIAS 是使用分压器（比例法）的好处之一，但分压器电路输出电压的灵敏度不会提高很多。由于与 FSR 相比，电压输出范围较小，因此本应用设计不使用所有 ADC 代码。但是，此应用非常常见，而且易于实现。
基于电流源的电路，例如图 8-6 所示的电路，可以更好地控制输出电压的灵敏度并实现更高的精度。在这种情况下，输出电压的计算很简单，为 V = I × R。例如，如果该器件使用 40µA 的电流源，则输出电压跨度约为 5.5V，增益最高为 40mV/°C。通过控制电压范围和灵敏度，可以充分利用 ADC 代码和满量程范围。图 8-7 展示了各种偏置电流条件下的温度电压。与比例法类似，如果 ADC 具有与 ADC 的基准电压共享同一偏置的内置电流源，则电源电流的容差将会消除。在这种情况下，不需要精密 ADC。此方法虽然可以获得最佳精度，但会增加系统实现成本。
图 8-6 带电流源的 TMP61 偏置电路
图 8-7 带不同电流源的 TMP61 温度电压与分压器中的非线性 NTC 热敏电阻相比，TMP61 具有增强的线性输出特性。图 8-8 所示为一个带有和一个不带线性化并联电阻 RP 的两个分压器电路。举例而言，如果 VBIAS = 5V，RBIAS = 100kΩ，NTC 热敏电阻 (RNTC) 使用一个并联电阻 (RP)，以通过一个额外的 100kΩ 电阻线性化输出电压。分压器的输出特性如图 8-9 所示。该器件可在整个温度范围内生成线性曲线，而 NTC 曲线仅在很小的温度区域内呈线性。将并联电阻 (RP) 添加到 NTC 电路时，增加的电阻会使曲线更加线性，但会对输出电压范围产生极大地影响。
图 8-8 TMP61 与带线性化电阻 (RP) 分压器电路的 NTC
图 8-9 带和不带线性电阻的 NTC 与 TMP61 温度电压