熱電偶放大器AD8494" title="AD8494">AD8494內置一個片內溫度傳感器，一般用于冷結補償，將熱電偶輸入端接地，該器件便可用作一個獨立的攝氏溫度計。在這種配置中，放大器在片內儀表放大器的輸出引腳與（一般接）參考引腳之間產生5 mV/°C的輸出電壓。這種方法有一個缺點，當測量較窄范圍的溫度時，系統分辨率不佳。考慮這一情況：采用5 V單電源供電的10位ADC具有4.88 mV/LSB的分辨率。這意味著，圖1所示的系統具有約1°C/LSB的分辨率。如果目標溫度范圍較窄，例如20°C，則輸出改變幅度為100 mV，ADC的可用動態范圍僅有1/50得到利用。

　　圖1. 簡單溫度計

　　圖2所示的電路能夠解決這一問題。同上述配置一樣，放大器在儀表放大器的輸出引腳與參考引腳之間產生5 mV/°C的輸出電壓。然而，現在參考引腳由運算放大器AD8538（配置為單位增益跟隨器）驅動，因此5 mV/°C電壓出現在R1兩端。流經R1的電流也會流經R2，從而在該串聯組合兩端產生一個溫度相關的電壓，其大小為（R1 + R2）/R1乘以R1兩端的電壓。利用圖中所示的值，可以得出輸出電壓以20 × 5 mV/°C = 100 mV/°C的幅度改變，因此20°C溫度變化將產生2 V的輸出電壓變化。新系統的分辨率為0.05°C/LSB，比原電路提高20倍。AD8538緩沖該電阻網絡，以低阻抗驅動參考引腳，從而保持良好的共模抑制性能和增益精度。

　　圖2. 高分辨率" title="高分辨率">高分辨率溫度測量

　　必須確保系統靈敏度與所需的溫度范圍匹配。例如，25°C時的輸出電壓為2.5 V，輸出電壓的變化范圍為0.5 V至4.5 V，則系統可以精確測量5°C至45°C范圍的溫度。

　　圖3所示電路能夠提供更高的靈敏度和可定制的溫度范圍。R3和R4構成電阻分壓器，用于模擬所需的熱電偶電壓來調整放大器，以便在所需的溫度時將輸出電壓設為0。如果VDD噪聲較高，可以利用精密基準電壓源和分壓器電路來提供更安靜、更精確的偏移調整。如圖所示，該電路在25°C時的輸出電壓約為0.05 V，靈敏度為100 mV/°C（0.05°C/LSB分辨率），測量范圍約為25°C至75°C。

　　AD8494的初始失調誤差為±1°C至±3°C，用戶必須進行失調校準，以便改善絕對精度。

　　圖3. 具有偏移調整功能的更高分辨率溫度測量

　　作者簡介

　　Moshe Gerstenhaber ［[email protected]］現為ADI公司研究員（Fellow）。他于1978年加入ADI，數年間先后擔任過制造、產品工程及設計方面的多種高級職務。Moshe目前是集成放大器產品部門的設計經理。他在放大器設計領域做出了重大貢獻，特別是極高精度專用放大器，如儀表放大器和差動放大器等。

　　Michael O’Sullivan ［[email protected]］于2004年加入ADI公司。他目前是集成放大器產品部門的產品和測試工程經理，負責支持儀表放大器和差動放大器等極高精度專用放大器的產品特性測試和發布。加入ADI公司之前，Mike曾作為產品工程師在半導體領域工作超過14年。