电路功能及优点

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本电路显示了如何在精密热电偶温度监测应用中使用精密模拟微控制器ADuCM360/ADuCM361。ADuCM360/ADuCM361集成双通道24型模数转换器（ADC）、双通道可编程电流源，12位数模转换器（DAC）、1.2 V内部基准电压源，ARM Cortex-M3内核、126 kB闪存、8 kB SRAM以及各种数字外设，如UART、定时器、SPI和I2C接口等。

在本电路中，ADuCM360/ADuCM361连接到一个热电偶和一个100 铂电阻温度检测器（RTD）。RTD用于冷结补偿。

在源代码中，ADC4.采样速率选择 Hz。当ADC可编程增益放大器输入（PGA）32时增益配置，ADuCM360/ADuCM361无噪声代码分辨率大于18位。

图1. ADuCM360/ADuCM361用作温度监测控制器与热电偶接口(原理示意图，未显示所有连接)

电路描述

本应用中使用ADuCM360/ADuCM以下特点：361：

- 为热电偶和RTD配置了32倍PGA增益的24位∑-△型ADC。ADC热电偶信号采样RTD连续切换电压信号采样。

- 可编程激励电流源驱动受控电流RTD。双通道电流源可为0A至2mA范围内配置。本例使用200A设置，以便将RTD自热效应引起的误差最小化。

- ADuCM360/ADuCM361中的ADC内置1.2V基准电压源。其内部基准电压源精度高，适用于热电偶电压的测量。

- ADuCM360/ADuCM361中的ADC内置外部电压基准电压源。它可以测量RTD电阻；外部基准电阻采用比例设置（RREF）连接在外部VREF 和VREF引脚上。

- 偏置电压发生器（VBIAS）。VBIAS将热电偶共模电压设置为AVDD/2。

- ARMCortex-M3核心。功能强大的32位ARM内核集成了126kB闪存和8kBSRAM用于操作用户代码的存储器储器ADC，通过RTD处理ADC转换，控制UART/USB接口通信。

- UART用作与PC主机的通信接口。

- 两个外部开关用来强制该器件进入闪存引导模式。使SD在低电平下切换RESET按钮，ADuCM360/ADuCM361将进入指导模式，而不是正常的用户模式。在指导模式下，通过UART界面可以重新编程内部闪存。

热电偶和RTD产生的信号很小，需要使用PGA放大这些信号。

本应用中使用的热电偶是T（铜-康铜）型，其温度范围为−200°C至 350°C。灵敏度约为40V/°C，这意味着ADC双极模式和32倍PGA热电偶的整个温度范围可以在增益设置下覆盖。

RTD用于冷结补偿。本电路采用铂100ΩRTD，型号为Enercorp PCS 1.1503.1.用0805表贴封装。温度变化率为0.385Ω/°C。

注意，基准电阻RREF应为精密5.6kΩ （±0.1%)电阻。

ADuCM360/ADuCM361的USB接口通过FT232R UART转USB它将实现收发器USB信号直接转换为UART。

除图1所示的去耦外，USB电缆本身也必须用铁氧体磁珠来增强EMI/RFI保护功能Taiyo Yuden #BK2125HS102-T，它在100 MHz时的阻抗为1000Ω。

本电路必须建在大面积接地层的多层印刷电路板上（PCB）为了达到最佳性能，应采用适当的布局、接地和去耦技术(请参考教程)MT-031——实现数据转换器的接地并解开“AGND”和“DGND”谜团，教程MT-10AD官方代理1——以及去耦技术ADuCM360TCZ评估板布局)。

评估电路使用情况PCB。

图2. 本电路使用EVAL-ADuCM360TCZ板

代码说明

本电路的源代码可用于测试ADuCM下载360产品页面（zip压缩文件)。

UART配置为波特率9600，8数据位，无极性，无流量控制。PC可使用相连“超级终端” （HyperTerminal）查看通信端口等程序UART的结果，。

图3.“超级终端”通信端口检查程序的输出

测量热电偶和RTD为了获得温度读数，温度读数。通过，将RTD温度转换为其等效热电偶电压(可查看ISE公司的ITS-90 T型热电偶表)。这两个电压相加，得到热电偶的绝对温度值。

首先，V1.热电偶两条线之间测量的电压。通过查找表来测量RTD电压并转换为温度值，然后将温度值转换为等效热电偶电压（V2）。随后，V1和V总热电偶电压值加起来，作为转换后的最终温度测量值。

图4. 使用简单的线性接近法时的误差

起初，这种转换是基于一个简单的线性假设：热电偶的温度是40V/°C。从图4可以看出，只针对0°C这种转换产生的误差是可以接受的。计算热电偶温度的更好方法是对正温度采用6阶多项式，对负温度采用7阶多项式。数学操作需要增加计算时间和码字大小。适当的折衷是根据固定数量的电压计算相应的温度，然后将这些温度存储在一个数组中，用相邻点的线性插值法计算。从图5可以看出，使用此方法时误差显著降低。图5显示了使用理想热电偶电压的算法误差。

图5. 使用分段线性接近法时的误差

图6表示在ADuCM360上采用ADC1测量全热电偶工作范围内52个热电偶的电压，产生误差。整体最大误差为1°C。

图6. 使用分段线性接近法时的误差(使用ADuCM360/ADuCM测量361的52个校准点)

就像热电偶一样，RTD搜索表可以计算和实现温度。注意，描述RTD温度与电阻关系的多项式不同于描述热电偶的多项式。

欲了解有关线性化和实现RTD详细信息的最佳性能，请参考应用笔记AN-0970：利用ADuC706x实现微控制器RTD接口和线性化。

常见变化

ADP1720 可以代替ADP前者具有相同的工作温度范围（−40°C至 125°C），功耗较低(典型值为35)A，后者为70A）最大输入电压较低。请注意，ADuCM360/ADuCM361可编程或调试标准串行线接口。

对于标准UART至RS-可使用232接口ADM3202等器件代替FT232R前者需要3个收发器 V供电。对于更宽的温度范围，可以使用其他热电偶，如J型热电偶。为了最大限度地减少冷结补偿误差，热敏电阻可以与实际冷结接触，而不是放置PCB上。

用外部数字温度传感器代替冷结温度测量RTD外部基准电阻。ADT7410可以通过I2C接口连接到ADuCM360/ADuCM361。

更多关于冷结补偿的信息，请参考AD公司信号调理第七章“温度传感器”。

如果USB如果连接器需要与电路隔离，则应增加隔离器ADuM3160/ADuM4160。