ad590測溫電路

ad590測溫電路,AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：
1、流過(guò)器件的電流（ mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)
爾文）度數，即：
=1
T
IT mA/K
式中： T I —流過(guò)器件（AD590）的電流，單位為mA；
T—熱力學(xué)溫度，單位為K。
2、AD590 的測溫范圍為-55℃～+150℃。
3、AD590 的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V
范圍變化，電流T I 變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590 可以承
受44V 正向電壓和20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì )被損壞。
4、輸出電阻為710MW。1 AD590的功能及特性
　　AD590是電流型溫度傳感器，通過(guò)對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖1所示，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V＋；2腳為電流輸出端I₀；3腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號如圖2所示。

AD590的主特性參數如下：
工作電壓：4～30V；
工作溫度：－55～＋150℃；
保存溫度：－65～＋175℃；
正向電壓：＋44V；
反向電壓：－20V；
焊接溫度（10秒）：300℃；
靈敏度：1μA／K。
2 AD590的工作原理
　　在被測溫度一定時(shí)，AD590相當于一個(gè)恒流源，把它和5～30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè)1kΩ的恒值電阻，那么，此電阻上流過(guò)的電流將和被測溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì )有1mV／K的電壓信號。其基本電路如圖3所示。

　　圖3是利用ΔU_BE特性的集成PN結傳感器的感溫部分核心電路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；T3、T4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結電壓U_BE3和U_BE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上，所以R上端電壓為ΔU_BE。因此，電流I1為：
I₁＝ΔU_BE／R＝（KT／q）（lnn）／R
　　對于A(yíng)D590，n＝8，這樣，電路的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比，將此電流引至負載電阻R_L上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號不受電源電壓和導線(xiàn)電阻的影響。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準溫度下可得到1μA／K的I值。

AD590內部的電路

　　圖4所示是AD590的內部電路，圖中的T1～T4相當于圖3中的T1、T2，而T9，T11相當于圖3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工藝制成的低溫度系數電阻，供出廠(chǎng)前調整之用。T7、T8，T10為對稱(chēng)的Wilson電路，用來(lái)提高阻抗。T5、T12和T10為啟動(dòng)電路，其中T5為恒定偏置二極管。
　　T6可用來(lái)防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對稱(chēng)。R1，R2為發(fā)射極反饋電阻，可用于進(jìn)一步提高阻抗。T1～T4是為熱效應而設計的連接方式。而C1和R4則可用來(lái)防止寄生振蕩。該電路的設計使得T9，T10，T11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)電路總電流I的1／3。T9和T11的發(fā)射結面積比為8：1，T10和T11的發(fā)射結面積相等。
　　T9和T11的發(fā)射結電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻R5和R6上，因此可以寫(xiě)出：
ΔU_BE＝（R₆－2 R₅）I／3
　　R6上只有T9的發(fā)射極電流，而R5上除了來(lái)自T10的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自T11的發(fā)射極電流，所以R5上的壓降是R5的2／3。
　　根據上式不難看出，要想改變ΔU_BE，可以在調整R5后再調整R6，而增大R5的效果和減小R6是一樣的，其結果都會(huì )使ΔU_BE減小，不過(guò)，改變R5對ΔU_BE的影響更為顯著(zhù)，因為它前面的系數較大。實(shí)際上就是利用激光修正R5以進(jìn)行粗調，修正R6以實(shí)現細調，最終使其在250℃之下使總電流I達到1μA／K。
3 數字顯示溫度計的設計
　　AD590具有線(xiàn)性?xún)?yōu)良、性能穩定、靈敏度高、無(wú)需補償、熱容量小、抗干擾能力強、可遠距離測溫且使用方便等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應用于各種冰箱、空調器、糧倉、冰庫、工業(yè)儀器配套和各種溫度的測量和控制等領(lǐng)域。
　　下面給出用AD590構成數字顯示溫度計的設計過(guò)程。
3．1 測溫電路的設計
　　在設計測溫電路時(shí)，首先應將電流轉換成電壓。由于A(yíng)D590為電流輸出元件，它的溫度每升高1K，電流就增加1μA。當AD590的電流通過(guò)一個(gè)10kΩ的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為10mV，即轉換成10mV／K，為了使此電阻精確（0．1％），可用一個(gè)9．6kΩ的電阻與一個(gè)1kΩ電位器串聯(lián)，然后通過(guò)調節電位器來(lái)獲得精確的10kΩ。圖5所示是一個(gè)電流／電壓和絕對／攝氏溫標的轉換電路，其中運算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號的輸入阻抗。而運放A2的作用是把絕對溫標轉換成攝氏溫標，給A2的同相輸入端輸入一