整體熱電偶放大器 - AD849X示例　　潛水，讓我們看一下圖1所示的AD849X的功能框圖。

　　圖1。AD849X的框圖。圖像由模擬設(shè)備提供
　　該設(shè)備包括低偏移，固定增益儀器放大器 和內(nèi)置冷路補(bǔ)償（CJC）電路。該家族中的每個(gè)設(shè)備均用于J-或K型熱電偶的工廠校準(zhǔn)。 AD849X可以將熱電偶的小輸出直接轉(zhuǎn)換為高級(jí)信號(hào)，該信號(hào)變化5 mV/°C。以下方程可用于找到熱電偶的熱連接溫度（T MJ ）：
　　\ [t_ {mj} = \ frac {v_ {out} -v_ {ref}}} {5MV/°C} \]
　　等式1。
　　其中v ref是ref引腳處的電壓。例如，如果AD8494產(chǎn)生的輸出為250 mV和V REF  = 0，則熱點(diǎn)在50°C下。
　　熱電偶信號(hào)調(diào)節(jié)：在相同溫度下IC和冷連接處　　使用整體熱電偶解決方案時(shí)應(yīng)考慮的一般要求是，這些設(shè)備應(yīng)靠近熱電偶的冷連接處（圖2）。

　　圖2。 顯示AD849X中的連接的圖。 圖像由模擬設(shè)備提供熱電偶信號(hào)調(diào)節(jié)劑使用CJC的集成溫度傳感器。該溫度傳感器實(shí)際上測(cè)量了芯片溫度而不是熱電偶的冷連接。因此，為了更準(zhǔn)確地測(cè)量冷連接溫度，信號(hào)調(diào)節(jié)器應(yīng)在冷連接處附近。這并不困難，尤其是在信號(hào)調(diào)節(jié)劑中，例如3.2 mm×3.2 mm×1.2 mm包裝的AD849X。
　　AD849X軟件包和冷連接點(diǎn)之間的任何溫度差都是在最終測(cè)量值下作為溫度誤差。除了使用AD849X和冷路之間的短痕跡外，最小化IC的功耗以避免在PCB上產(chǎn)生溫度梯度也很重要。這將我們帶到了有關(guān)熱電偶信號(hào)調(diào)節(jié)劑的另一個(gè)重要點(diǎn)：這些設(shè)備通常僅從電源中繪制一個(gè)小電流，以最大程度地減少自加熱效果。例如，AD849X的當(dāng)前消耗為180 ?A。如果需要，AD849X可以向負(fù)載輸送超過(guò)±5 MA。但是，提供大量的輸出電流會(huì)導(dǎo)致溫度梯度并在我們的測(cè)量中引入錯(cuò)誤。
　　AD849X的非線性誤差
　　盡管熱電偶具有非線性輸入輸出特性，但方程1表明AD849X的輸出是熱連接溫度的線性函數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，AD849X線性放大（冷連接）熱電偶信號(hào)。因此，擴(kuò)增的輸出實(shí)際上與熱電偶信號(hào)一樣非線性。因此，公式1給出的線性函數(shù)僅近似系統(tǒng)的實(shí)際非線性響應(yīng)。
　　盡管AD849X并未積極糾正熱電偶非線性，但它的設(shè)計(jì)基于感興趣溫度范圍內(nèi)傳感器特性曲線的線性模型。換句話說(shuō)，“最適合”受支持傳感器的非線性特征（鏈接200）的直線用于出廠校準(zhǔn)內(nèi)部放大器。這可以最大程度地減少公式1提供的線性模型的非線性誤差。在指定的溫度范圍內(nèi)，該方程預(yù)測(cè)的值應(yīng)具有小于±2°C的線性誤差。下表給出了該家族每個(gè)部分的溫度范圍。
　

表1。使用模擬設(shè)備的數(shù)據(jù)

AD849X±2°C精度溫度范圍
部分	熱電偶類型	最大錯(cuò)誤	環(huán)境溫度范圍	測(cè)量溫度范圍
AD8494	j	±2°C	0°C至50°C	-35°C至+95°C
AD8495	k	±2°C	0°C至50°C	-25°C至+400°C
AD8496	j	±2°C	25°C至100°C	+55°C至+565°C
AD8497	k	±2°C	25°C至100°C	-25°C至+295°C

請(qǐng)注意，該家族中的每個(gè)設(shè)備都經(jīng)過(guò)預(yù)修剪以匹配J-或K型熱電偶的特性。本應(yīng)用說(shuō)明討論可以顯著改善AD849X線性的算法。圖3顯示了AD8495的非線性誤差以及帶有和沒(méi)有校正算法的參考設(shè)計(jì)的非線性誤差

。

　　圖4。AD8495的非線性誤差圖。圖像由模擬設(shè)備提供在這種情況下，線性改進(jìn)算法將誤差降低到小于±0.5°C。
　　AD849X參考（參考）PIN功能
　　當(dāng)熱電偶的測(cè)量（或熱）連接處的溫度低于其參考（或冷）連接時(shí)，熱電偶會(huì)產(chǎn)生負(fù)電壓。因此，如果您需要測(cè)量負(fù)溫度，則應(yīng)考慮可以處理負(fù)電壓的信號(hào)調(diào)節(jié)電路。顯而易見(jiàn)的解決方案是使用由雙重用品運(yùn)行的放大器。即使系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于單個(gè)供應(yīng)，AD849X也可以解決此問(wèn)題。為此，我們可以通過(guò)將適當(dāng)?shù)恼妷簯?yīng)用于參考引腳（參考）來(lái)遷移輸出。在這種情況下，當(dāng)測(cè)量連接處在負(fù)溫度下時(shí)，輸出將低于VREF（方程1）。當(dāng)我們需要對(duì)輸出進(jìn)行平衡以匹配信號(hào)鏈中后續(xù)電路的輸入范圍時(shí)，REF引腳也可以很有用。
　　另一個(gè)整體熱電偶示例解決方案-LT1025　　線性技術(shù)的LT1025是另一個(gè)用于冷連接補(bǔ)償?shù)恼w解決方案。雖然AD849X既包括內(nèi)部放大器和CJC電路，但LT1025僅產(chǎn)生冷連接補(bǔ)償電壓。該IC的功能框圖如圖5所示。

　　圖5。lt1025的框圖。圖像用線性技術(shù)提供
　　該設(shè)備感應(yīng)包裝溫度并產(chǎn)生10 mV/°C的緩沖輸出。然后將該電壓應(yīng)用于電阻電壓分隔器，以產(chǎn)生適合不同類型的熱電偶的輸出。如您所見(jiàn)，LT1025支持E類，J-，K-，T-，R-和S型熱電偶。要了解模擬CJC電路背后的理論，請(qǐng)參閱本文。　　探索熱電偶應(yīng)用程序與示例放大器

　　圖6顯示了我們?nèi)绾问褂迷撛O(shè)備操作K型熱電偶。
　　圖6。顯示了K型熱電偶的操作。圖像由線性技術(shù)提供。
　　LTKA0X是專門為熱電偶應(yīng)用設(shè)計(jì)的放大器。它提供低偏移（<35 ?V）和漂移（<1.5 ?V/°C）。此外，它的偏置電流也非常低（<1 Na），它使我們能夠在放大器輸入處包含具有相對(duì)較大的電阻器（范圍為10至100kΩ）的過(guò)濾器，而不會(huì)經(jīng)歷明顯的偏移和漂移效果。
　　與AD849X不同，LT1025溶液將放大器和冷連接補(bǔ)償塊分開(kāi)。這有助于最大程度地減少CJC芯片消散的功率，從而最大程度地減少了自加熱效果。 LT1025僅需要80 ?A，比180 ?A的AD849X小。由于電流的少量消耗，LT1025的供應(yīng)電壓低于10V的供應(yīng)電壓的內(nèi)部溫度升高小于0.1°C。
　　解決熱電偶非線性
　　如果您熟悉CJC電路，LT1025背后的理論應(yīng)該相對(duì)直接。但是，應(yīng)得到更多解釋的另一個(gè)功能是“弓校正電壓”塊。該塊為溫度傳感器產(chǎn)生的10 mV/°C電壓增加了一個(gè)非線性項(xiàng)。添加此非線性項(xiàng)以解決CJC電路中的熱電偶非線性誤差?；镜腃JC電路試圖將直線擬合到熱電偶特性曲線，并使用此最佳擬合線來(lái)重現(xiàn)熱電偶輸出在冷連接溫度范圍內(nèi)。但是，LT1025的輸出由兩個(gè)不同的術(shù)語(yǔ)組成：與溫度成正比的線性期限以及與25°C平方的溫度偏差成正比的二次項(xiàng)。理想情況下，LT1025應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下方程：
　　\ [v_ {out} = at+a \ beta（t-25°C）^{2} \] \]
　　在哪里：
　　\（a \，和\，\ beta \）是線性和二次術(shù)語(yǔ)的系數(shù)t表示溫度
　　選擇\（\ beta \）的值以減少LT1025的所有熱電偶輸出中的非線性誤差。請(qǐng)注意，該二次術(shù)語(yǔ)試圖改善CJC電路中使用的熱電偶模型。換句話說(shuō)，它減少了CJC電路的非線性誤差，但無(wú)法補(bǔ)償熱電偶本身的非線性誤差。