ADI實(shí)驗室電路:集成冷結補償的K型熱電偶測量系統

AD7790是一款適合低頻測量應用的低功耗、完整模擬前端，內置一個(gè)低噪聲16位∑-△ADC，其中有一個(gè)可配置為緩沖或無(wú)緩沖模式的差分輸入端。

測試結果

衡量該電路性能的一個(gè)重要指標是線(xiàn)性誤差量。在-25°C至+400°C范圍內，AD8495的輸出精度在2°C以?xún)?。在此范圍以?xún)然蛞酝夤ぷ鲿r(shí)，要實(shí)現更高的精度，必須在軟件中實(shí)施一種線(xiàn)性校正算法。CN-0271評估軟件使用NIST熱電電壓查找表來(lái)確保15°C至950°C范圍內輸出誤差在1°C以?xún)取?/P>

圖2將AD8495與CN-0271系統的性能進(jìn)行了比較，并顯示了對ADC輸出進(jìn)行線(xiàn)性化校正后的結果。有關(guān)如何在軟件中實(shí)施此算法的詳情，請參見(jiàn) AN-1087 應用筆記使用AD8494/AD8495/AD8496/AD8497時(shí)的熱電偶線(xiàn)性化。

圖2. AD8495輸出誤差、CN-0271電路總誤差圖2. AD8495輸出誤差、CN-0271電路總誤差以及熱電偶非線(xiàn)性校正后的CN-0271電路總誤差

系統的噪聲性能對電路的精度也很重要。圖3顯示了1，000個(gè)測量樣本的直方圖。該數據是利用連接到EVAL-SDP-CB1Z系統演示平臺（SDP-B）評估板的 CN-0271 評估板獲得的。有關(guān)設置詳情，請參見(jiàn)“電路評估與測試”部分。

測得的峰峰值噪聲約為6 LSB （1 LSB = 4.9 V ÷ 65536 = 74.8μV），對應于0.449 mV p-p和13.4位的無(wú)噪聲分辨率。

這表明轉換器并未降低無(wú)噪聲分辨率，因為從固定熱電偶輸入電壓所測分辨率而得到的無(wú)噪聲位數與根據AD8495的理論輸出噪聲而預測的無(wú)噪聲位數大致相同。

圖3. 120 Hz條件下1，000個(gè)樣本的碼字直方圖

常見(jiàn)變化

為了測量負溫度，需對基準引腳施加一個(gè)電壓，以偏置0°C時(shí)的輸出電壓。 AD8495 的輸出電壓為：

VOUT = （TMJ × 5 mV/°C） + VREF

通過(guò)將電路修改為采用雙電源供電，可以測量完整的K型熱電偶范圍?200°C至+1250°C。AD8495采用單電源供電時(shí)，測量低于環(huán)境溫度的溫度時(shí)會(huì )得到非線(xiàn)性結果，因為輸出開(kāi)始發(fā)生飽和，接近于供電軌。要在較低溫度條件下保持精度不變，請使用雙電源，或者通過(guò)對基準引腳施加合適的偏移電壓對輸出進(jìn)行電平轉換。

AD8494針對J型熱電偶進(jìn)行了校準。AD8494和AD8495針對0°C和50°C之間的基準結進(jìn)行了優(yōu)化。

AD8496 （J型）和 AD8497（K型）針對25°C和100°C之間的基準結進(jìn)行了優(yōu)化。