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电工技术基础 如何用热电偶放大器AD8494设计高分辨率的温度测量电路？
热电偶放大器AD8494内置一个片内温度传感器，一般用于冷结补偿，将热电偶输入端接地，该器件便可用作一个独立的摄氏温度计。在这种配置中，放大器在片内仪表放大器的输出引脚与（一般接）参考引脚之间产生5mV/℃的输出电压。这种方法有一个缺点，当测量较窄范围的温度时，系统分辨率不佳。考虑这一情况：采用5V单电源供电的10位ADC具有4.88mV/LSB的分辨率。这意味着，图4-89所示的系统具有约1℃/LSB的分辨率。如果目标温度范围较窄，例如20℃，则输出改变幅度为lOOmV，ADC的可用动态范围仅有1/50得到利用。
图4-90所示的电路能够解决这一问题。同上述配置一样，放大器在仪表放大器的输出引脚与参考引脚之间产生SmV/℃的输出电压。然而，现在参考引脚由运算放大器AD8538（配置为单位增益跟随器）驱动，因此SmV/℃电压出现在Rl两端。流经R1的电流也会流经R2，从而在该串联组合两端产生一个温度相关的电压，其大小为(R1+R2) /R1乘以R1两端的电压。利用图中所示的值，可以得
出输出电压以20x5mV/℃=lOOmV/℃的幅度改变，因此20℃温度变化将产生2V的输出电压变化。新系统的分辨率为0.05℃/LSB，比原电路提高20倍。AD8538缓冲该电阻网络，以低阻抗驱动参考引脚，从而保持良好的共模抑制性能和增益精度。
必须确保系统灵敏度与所需的温度范围匹配。例如，25℃时的输出电压为2.5V，输出电压的变化范围为0.5～4.5V，则系统可以精确测量5～45℃范围的温度。
图4-91所示电路能够提供更高的灵敏度和可定制的温度范围。R3和R4构成电阻分压器，用于模拟所需的热电偶电压来调整放大器，以便在所需的温度时将输出电压设为零。如果VDD噪声较高，可以利用精密基准电压源和分压器电路来提供更安静、更精确的偏移调整。如图4-91所示，该电路在25℃时的输出电压约为0.05V，灵敏度为lOOmV/℃（0.05℃/LSB分辨率），测量范围约为25～75℃。
AD8494的初始失调误差为士1℃至土3℃，用户必须进行失调校准，以便改善绝对精度。
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