ZHCU639A March   2019  – September 2020

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 器件建议
      2. 2.3.2 数字温度传感器 - TMP117
      3. 2.3.3 数字温度传感器 - TMP116
      4. 2.3.4 ESD 保护器件
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 基于 PT100、PT500、PT1000 的热量计测量
      2. 2.4.2 TMP117 用作温度传感器时的配置
      3. 2.4.3 使用 TMP117 的数字 RTD 解决方案
      4. 2.4.4 环境温度注意事项
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
      2. 3.1.2 TMP116 的接口测试软件
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 性能测试设置
      2. 3.2.2 DRTD 的 EMI 和 EMC 测试要求
      3. 3.2.3 TMP117 EMI/EMC 测试结果
      4. 3.2.4 基于 TMP117 的温度探头测量性能测试结果
      5. 3.2.5 基于 TMP116 的温度探头测量性能测试结果
      6. 3.2.6 I2C 总线电缆长度注意事项
      7. 3.2.7 电源
      8. 3.2.8 TMP116 的 ESD 测试结果
      9. 3.2.9 总结
  10. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 布局图
    4. 4.4 Altium 工程
    5. 4.5 Gerber 文件
    6. 4.6 装配图
  11. 5软件文件
  12. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  13. 7作者简介
  14. 8修订历史记录

使用 TMP117 的数字 RTD 解决方案

TIDA-010002 通过将 Δ-Σ 内核和 RTD 组合成一个高精度数字温度传感器,将整个 DTM 子系统集成到了单个器件中(参阅图 2-7)。请注意,TIDA-010002 的 4 线数字接口在电气上与标准模拟 4 线 RTD 传感器兼容,后者借助开尔文连接进行测量,如图 2-5 所示。

TIDA-010002 模拟测量链在具有数字 I2C 接口的半导体温度传感器 TMP117 中的集成图 2-7 模拟测量链在具有数字 I2C 接口的半导体温度传感器 TMP117 中的集成

4 线数字接口需要电源电压 VDD,该电压可由主机 MCU 的 GPIO 引脚(如图 2-7 中的 GPIOx)提供。可使用另一个 GPIO 引脚 GPIOy 来接通和断开第二个 DRTD 传感器的电源,并且可以添加第 3 个、第 4 个 GPIO 引脚,以防需要使用两个以上的 DRTD 传感器。使用专用 GPIO 引脚为每个连接的 DRTD 供电有其优点——所有器件共用同一根 I2C 总线,并且仍然具有相同的 I2C 地址。用户必须确保主机 MCU 只有一个 GPIO 引脚处于有效(或高电平)状态,而同一 I2C 总线上具有相同 I2C 地址的所有其他引脚均处于无效(或低电平)状态。

由于 TMP117 将使用热 BJT 和 16 位 Δ-Σ 内核的完整温度测量子系统集成到一个全数字解决方案中,所以主机 MCU 无需执行额外的温度转换工作。后者会读取值并根据 TMP117 器件 NV 存储器中的参数应用偏移(如果需要)。更节能的方法是在开始时读取一次 NV 存储器内容,之后在每次测量温度时对结果应用偏移或任何其他校正即可。校准偏移数据在 DRTD 制造过程中或终端系统校准期间存储到 NV 存储器中。

此处介绍的 DRTD 方法有一个重要优势,即无需像 2 线、3 线或 4 线配置中的传统模拟信号测量那样对模拟信号链进行偏移和增益校准。

无需高精度基准电阻器(通常具有优于 0.1% 和 ±25ppm/°C 的精度)和匹配的 RC 滤波器。这代表着可降低物料清单以及 PCB 空间等方面的成本,并且在主机 MCU 侧大幅简化布局。

最后需要强调的是,对于所有在 –55°C 至 150°C 范围内执行精密温度测量的热量计和冷量计,TIDA-010002 可以通过将 EN 1434 标准中规定的三点温度校准简化为单点温度偏移校准,从而显著降低制造成本。

基于 TIDA-010002 的 DRTD 方法的一个主要优势是能够将用户定义的校准参数存储在 TMP117 器件的 EEPROM 存储器区域内。与传统的模拟 RTD 传感器相比,这将大幅简化工作,甚至完全消除文书工作和校准数据处理工作。对于模拟 RTD 传感器,必须将带有 ID 编号的标签张贴到 RTD 电缆上。校准数据则之后由 RTD 传感器供应商通过一些离线方式(如采用电子数据格式)传输给仪表供应商。

为了达到 AA 级精度,可能需要在 0°C 或室温下进行单点偏移校准;该校准步骤会将 TMP117 器件的 3σ 精度分布范围收敛至 TMP117 具有 SMBus 和 I2C 兼容接口的高精度、低功耗数字温度传感器上显示的平均曲线。