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芯炽24位模数转换芯片SC3794(兼容ADI的AD7793)在热电偶测温中的应用

国芯思辰(深圳)科技有限公司 2022-06-15 10:04 次阅读

在热电偶应用中,信号处理电路需要处理非常微弱的电压信号,以常用的K型热电偶为例,当测量-270℃温度时对应输出电压-6.458mV,测量1372℃温度时对应输出电压54.886mV,整个测量范围内温度每变化1℃,输出电压变化40uV。
由于热电偶输出电压信号微弱,信号处理电路一般需要较大的增益,同时由于引线较长,往往会在信号上叠加较大的共模干扰噪声。因此信号采集处理的时候就需要在提取并放大差分信号的同时,尽量抑制共模噪声对被测差分信号的影响。传统的处理方法是,采用差分放大电路或者仪表放大器来处理热电偶输出信号,利用电路的高CMRR提取差分信号并滤除共模噪声,然后再放大到合适的输入范围进行10-12bit的AD采样,其存在的缺点是价格不菲,同时对工程师模拟电路设计能力及调试能力有相当高的要求。另一种可选的办法是,选用差分输入的24bitADC对信号进行直接采样,由于差分ADC的测量信号为Vp-Vn,天然具有差分信号的提取能力及共模噪声抑制作用,同时可以大大简化模拟电路的设计,对工程师十分友好。这里推荐一款芯炽的适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端SC3794(完全兼容ADI的AD7793),芯片内置一个低噪声24位Σ-Δ型ADC,其中含有3个差分模拟输入,还集成了片内低噪声仪表放大器,因而可直接输入小信号。当增益设置为64、更新速率为4.17Hz时,均方根(RMS)噪声为53nV。器件内置一个精密低噪声、低漂移内部带隙基准电压源,而且也可采用一个外部差分基准电压。其它片内特性包括可编程激励电流源熔断电流控制和偏置电压产生器。利用偏置电压产生器可将某一通道的共模电压设置为AVDD/2。SC3794典型功耗仅355μA,因而适合低功耗应用,例如整个发送器的功耗必须低于4mA的智能发送器等。SC3794还具有关断选项。在这种模式下,整个ADC及其辅助功能均关断,器件的最大功耗降至1μA。SC3794提供一种集成式热电偶解决方案,可以直接与热电偶接口。冷结补偿由一个热敏电阻和一个精密电阻提供。该电路只需要这些外部元件来执行冷结测量,以及一些简单的R-C滤波器来满足电磁兼容性(EMC)要求,大大简化了热电偶系统设计。4dcb4c98-ec09-11ec-a2f4-dac502259ad0.png基于SC3794的带冷端补偿热电偶参考设计及原理图综上,芯炽SC3794(完全兼容ADI的AD7793)具有性价比高、测量精度高、内部模拟集成度高、数字接口输出等优势特点,而热电偶作为工业上最常用的温度检测元件之一,应用范围非常广泛,是芯炽SC3794的典型应用之一。

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