ZHCACG7A september   2018  – march 2023 ADS1118 , ADS1119 , ADS1120 , ADS112C04 , ADS112U04 , ADS1146 , ADS1147 , ADS1148 , ADS114S06 , ADS114S06B , ADS114S08 , ADS114S08B , ADS1219 , ADS1220 , ADS122C04 , ADS122U04 , ADS1246 , ADS1247 , ADS1248 , ADS124S06 , ADS124S08 , ADS125H02 , ADS1260 , ADS1261 , ADS1262 , ADS1263

 

  1.   热电偶测量基本指南
  2.   商标
  3. 1热电偶概述
    1. 1.1 塞贝克电压
    2. 1.2 热电偶类型
      1. 1.2.1 常见热电偶金属
      2. 1.2.2 热电偶测量灵敏度
        1. 1.2.2.1 根据温度计算热电电压
        2. 1.2.2.2 根据热电电压计算温度
      3. 1.2.3 热电偶结构
      4. 1.2.4 容差标准
    3. 1.3 热电偶测量和冷端补偿 (CJC)
    4. 1.4 设计说明
      1. 1.4.1 确定热电偶工作范围
      2. 1.4.2 偏置热电偶
      3. 1.4.3 热电偶电压测量
      4. 1.4.4 冷端补偿
      5. 1.4.5 转换为温度
      6. 1.4.6 烧毁检测
  4. 2热电偶测量电路
    1. 2.1 使用上拉和下拉偏置电阻进行热电偶测量
      1. 2.1.1 原理图
      2. 2.1.2 优缺点
      3. 2.1.3 设计说明
      4. 2.1.4 测量转换
      5. 2.1.5 通用寄存器设置
    2. 2.2 使用连接到负极引线的偏置电阻进行热电偶测量
      1. 2.2.1 原理图
      2. 2.2.2 优缺点
      3. 2.2.3 设计说明
      4. 2.2.4 测量转换
      5. 2.2.5 通用寄存器设置
    3. 2.3 使用用于传感器偏置的 VBIAS 和上拉电阻进行热电偶测量
      1. 2.3.1 原理图
      2. 2.3.2 优缺点
      3. 2.3.3 设计说明
      4. 2.3.4 测量转换
      5. 2.3.5 通用寄存器设置
    4. 2.4 使用用于传感器偏置的 VBIAS 和 BOCS 进行热电偶测量
      1. 2.4.1 原理图
      2. 2.4.2 优缺点
      3. 2.4.3 设计说明
      4. 2.4.4 测量转换
      5. 2.4.5 通用寄存器设置
    5. 2.5 使用 REFOUT 偏置和上拉电阻进行热电偶测量
      1. 2.5.1 原理图
      2. 2.5.2 优缺点
      3. 2.5.3 设计说明
      4. 2.5.4 测量转换
      5. 2.5.5 通用的寄存器设置
    6. 2.6 使用 REFOUT 偏置和 BOCS 进行热电偶测量
      1. 2.6.1 原理图
      2. 2.6.2 优缺点
      3. 2.6.3 设计说明
      4. 2.6.4 测量转换
      5. 2.6.5 通用寄存器设置
    7. 2.7 使用双极电源和接地偏置进行热电偶测量
      1. 2.7.1 原理图
      2. 2.7.2 优缺点
      3. 2.7.3 设计说明
      4. 2.7.4 测量转换
      5. 2.7.5 通用寄存器设置
    8. 2.8 冷端补偿电路
      1. 2.8.1 RTD 冷端补偿
        1. 2.8.1.1 原理图
          1. 2.8.1.1.1 设计说明
          2. 2.8.1.1.2 测量转换
          3. 2.8.1.1.3 通用寄存器设置
      2. 2.8.2 热敏电阻冷端补偿
        1. 2.8.2.1 原理图
        2. 2.8.2.2 设计说明
        3. 2.8.2.3 测量转换
        4. 2.8.2.4 通用寄存器设置
      3. 2.8.3 温度传感器冷端补偿
        1. 2.8.3.1 原理图
        2. 2.8.3.2 设计说明
        3. 2.8.3.3 测量转换
        4. 2.8.3.4 通用寄存器设置
  5. 3总结
  6. 4修订历史记录

1.4.2 偏置热电偶

计算 PGA 增益后，可考虑 PGA 共模输入范围。许多 PGA 的实现方式与仪表放大器的前端类似。这就要求输入的共模电压必须处于 PGA 工作范围内。随着 PGA 增益的增加，共模输入电压会受到限制，因此放大器输出不会进入正电源轨或负电源轨。如需了解特定的绝对或共模输入电压范围，请参阅器件数据表。在大多数情况下，将输入设置为模拟电源电压的中点可确保热电偶处于 PGA 的范围内。

热电偶需要偏置来设置传感器电压直流工作点。有多种方法可以偏置热电偶。热电偶偏置较常用的方法是使用连接到热电偶任一端的大电阻，如图 1-5 所示。然后，将电阻的另一端连接到任一电源。该方法假设这些电阻相等且热电偶电压相对较小，因此将热电偶工作电压设置为 1/2 Vs。

GUID-428A3390-07DC-4297-B077-AEAC3FC18056-low.gif图 1-5 使用电阻偏置热电偶

电阻值通常选择在 500kΩ 至 10MΩ 之间，具体大小取决于输入电流。不同的 ADC 具有不同大小的输入电流。如果电阻过高，则与电阻的 ADC 输入电流相比，偏置电流会变得过小。选择电阻值时应考虑 ADC 输入电流，因为这可能会使偏置点偏移。

如果热电偶引线较长，则电阻偏置可能会产生额外的误差。长阻性引线将与偏置电流相互影响，从而在测量中产生电压误差。在另一种偏置方法中，热电偶负极引线连接到一个已知电压源，如图 1-6 所示。使用电压源可消除流经热电偶的偏置电流。只会保留 ADC 输入电流，但通常会下降几个数量级。在许多情况下，可使用 ADC 基准或外部基准进行偏置。同样，许多 ADC 都有一条 VBIAS 线路，此线路可用于通过 ADC 的输入多路复用器将特定模拟输入连接到电压发生器。

GUID-A6662BBE-AF7E-4C85-8E57-9D7865623E0B-low.gif图 1-6 使用电压偏置热电偶

同样，如果 ADC 使用双极电源，则负热电偶输入可接地。通过接地可以在电源的中点建立输入并将偏置点设置在 PGA 输入范围内。

无论如何，所有这些方法都会为热电偶测量建立一个直流工作点。本应用手册的许多后续章节将讨论用于偏置热电偶的不同电路拓扑。