热电偶设计 - 采用AD7793 24位SIGMA-DELTA ADC的完整热电偶测量系统

该热电偶设计采用6 V（2节3 V锂电池）电池供电。一个二极管将6 V电压降至适合AD7793和模拟微控制器ADuC832的电平。ADuC832电源与AD7793电源之间有一个RC滤波器，用以降低进入AD7793的电源数字噪声。

图2显示了T型热电偶上产生的电压与温度的关系。圆圈内的区域是从0°C到+60°C，该区域内的传递函数接近线性。

图2. 热电偶电动势与温度的关系

当系统处于室温时，热敏电阻应指示室温的值。热敏电阻指示的是相对于冷结温度的相对温度，即冷结（热敏电阻）与热电偶的温差。因此，在室温时，热电偶应指示0°C。。

如果将热电偶放在一个冰桶中，热敏电阻仍旧测量环境（冷结）温度。热电偶应指示热敏电阻值的负值，使得总温度等于0。

最后，对于16.7 Hz的输出数据速率和128倍的增益，AD7793的均方根噪声等于0.088 μV。峰峰值噪声等于：

6.6 × 均方根噪声 = 6.6 × 0.088 μV = 0.581 μV

如果热电偶的灵敏度恰好为40 μV/°C，则热电偶的温度测量分辨率为：

0.581 μV ÷ 40 μV = 0.014°C

图3所示为实际的测试板。系统评估如下：分别在室温时以及将热电偶放入冰桶的情况下，测量热敏电阻温度、热电偶温度和分辨率。结果如表1所示。

图3. 采用AD7793的热电偶系统

从表1可知，热电偶报告的温度正确，热敏电阻则有0.3°C的误差。这是未包括线性化处理时的系统精度。如果对热电偶和热敏电阻进行线性化处理，系统精度将会提高，系统将能测量更宽的温度范围。

如果每读取10次就计算一次最小与最大温度读数之差，则用温度表示的峰峰值噪声为0.02°C。因此，实际的峰峰值分辨率非常接近期望值。

常见变化

AD7793是一款低噪声、低功耗ADC。其它合适的ADC有 AD7792 和 AD7785，这两款器件具有与AD7793相同的特性组合，但AD7792为16位ADC，AD7785为20位ADC。