简单的温度传感器ad590测温电路原理分析

温度传感器ad590测温电路是一种较常见的应用电路，关于这电路你了解多少呢？你知道它的原理吗?本文就来介绍关于温度传感器ad590测温电路的电路原理。

温度传感器ad590

AD590是一种常用的电流型集成温度传感器。该芯片内部集成了温度传感部分、放大电路、驱动电路和信号处理电路等。

AD590只需单电源工作，输出的是电流而不是电压，因此，抗干扰能力强，要求的功率低（1.5mv/+5v/+25℃），使得AD590特别适合于工作运动测量。因是高阻抗输出，所以长线上的电阻对器件工作影响不大。用绝缘良好的双绞线连接，可以使器件在距25m处正常工作。高输出阻抗又能极好地消除电源电压漂移和纹波的影响，电源由5v变到10v，最大只有1μA的电流变化。相等于1℃的等效误差。还要指出的是，AD590能经受高至44v的正向电压和20v的反向电压，因而不规则的电源变化或管脚反接也不会损坏器件。

AD590有许多主要特性，如流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（K）度数，因此转换方便；测温范围为-55℃+150℃，因此非常适应通常的测温要求；输出电阻达到700MΩ，可以不用考虑接口电路阻抗的影响；电源电压范围为4V30V，因此对电源要求比较低，器件反接也不会损坏；测量精度高，非线性误差为±0.3℃。

温度传感器ad590的工作原理

AD590工作原理的核心是输出电流跟随温度同时同量变化，以绝对零度(-273℃)为基准，每增加1℃，输出电流就会增加1μA。因此在室温25℃（273+25=298K)时，其输出电流Io=298μA。为了测量方便，通常测量AD590负载电阻的输出电压，若负载电阻10KΩ，测量Vo时，没有分出任何电流，则Vo为2.98V。注意负载电阻R不

能取得太大，以保证AD590两端电压不低于4V，AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。

AD590有多种型号，通常以后缀I，J，K，L，M等来区别，其中AD590L和AD590M一般用于精密温度测量电路。

温度传感器ad590测温基本电路

AD590测量热力学温度的基本应用电路如下图所示。当负载电阻为950欧姆时，电位器为100欧姆，两者之和为1K欧姆，输出电压VO随温度T1MV/K而变化，然而，由于AD590的增益被偏置，电阻有误差，因此有必要对电路进行调整。电位器在0℃或室温（25℃）下调节，使输出电压VO保持在273 mV或298 mV，从而确保接近温度点的高精度。

AD590测量最低温度的基本应用电路如图4所示。串联的N AD590在不同温度点可以串联连接，以测量在所有测量点的最低温度。该方法可应用于多点最低温度的测量。

基本测量电路

低温度测量电路

AD590用于测量平均温度的基本应用电路如图5所示。把N个AD590并联起来，根据电路基本知识，负载电阻上的电流为N个支路电流总合，将负载电阻的值取测温电路负载电阻的N分之一，则可获得平均电流，对应于平均温度。该方法适用于需要多点平均温度但不需要各点具体温度的场合。

平均温度测量电路

温度传感器ad590摄氏温度测量电路

如下图所示，作为敏感部件的AD590摄氏温度测量电路将温度变化转换为电流信号作为敏感部分，运算放大器A1作为匹配电路，避免了分流和电压信号Vo1等于输出电压。年龄V2。AD590的输出电流为i＝（273＋t）μA，其中T是摄氏温度的值，所以电压信号Vo1＝（273＋t）μA 10K＝（2.73＋T／100）V V2和V1，作为差分放大器的两个输入信号，可以得到VO＝10（V2-V1）V＝（2.73 +T/100-V1）V。o调整零点并调整电位器在0 C，使输出VO＝0。根据上述公式，可以得到V1= 2.73V。由于电源中有更多的部件，电源是有噪声的，所以我们使用齐纳二极管作为稳压器，然后通过可变电阻分压将电压V1调整到2.73V。电路仅在0℃下调节，因此在温度附近更精确，但在较高温度的情况下存在一定的误差。

摄氏温度测量电路基本电路

该电路12V的直流电源易于获得，并且可以使用。

整流电路与稳压器芯片LM7812相连接。放大器可采用塑料密封8引脚双线LM358。该芯片包括两个高增益，独立的，内部频率补偿双放大器。适用于电压范围大的单电源，也适用于双电源操作。它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用的应用。使用一个单一的电源的操作和释放。稳压二极管可选用1N709等相关型号。

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺的8通道，8位逐次逼近A/D模数转换器。

虽然芯片不是最新的模型，它的功能不是最全面的，它是中国最广泛使用的8位通用A/D芯片。因此，更容易开发技术和设计电子电路，并且取代故障芯片是非常方便的。

AD590的输出端通过ADC0809将模拟输入IN7~IN0，

IN0的地址线（A，B，C（即ADDAADDBADDC）来确定选择的通道门。由单片机控制p0.0，p0.1，P0.2，分别控制A.B.C.和锁存控制信号ALE友p2.0控制。有没有在ADC0809的时钟电路。在时钟信号提供的冰在外面的世界。通常，冰500kHz的频率

AD590温度测量电路，A/D转换和数码管动态显示电路是shown在下图。“输入通道的信号连通两市ADC0809 AD590测量冰后期两个CPU通过P0口后，被latched和选通。considering AD590的温度范围，我们需要用四个数码管显示这两个两个一位数的小数点后。《3-8线译码器74LS138芯片的选择行为，如芯片和74LS373锁存P0 latches和缓冲区的数据，这是城市规划控制的动态显示。

A/D转换及显示电路

常见的温度传感器测温电路

各种流行温度传感器的优点和缺点

热电偶

测温原理:

两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。

热电偶是温度测量中最常用的传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低，无需供电，尤其最便宜。热电偶由在一端连接的两条不同金属线(金属A和金属B)构成，如图2所示。当热电偶一端受热时，热电偶电路中就有电势差。可用测量的电势差来计算温度。

热偶电路图(左)和热偶电压— 温度曲线例子(右)

由于电压和温度是非线性关系，因此需要为参考温度(Tref)作第二次测量，并利用测试设备软件和∕或硬件在仪器内部处理电压—温度变换，以最终获得热偶温度(Tx)。Agilent34970A和34980A数据采集器均有内置的测量了运算能力。

简而言之，热偶是最简单和最通用的温度传感器，但热偶并不适合高精度的应用。

常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

热敏电阻

（1） 测温原理:

热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。

目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即：

式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为：

式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。

热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。

热敏电阻电路图

热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。

热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度， 有较好的精度，但它比热偶贵，可测温度范围也小于热偶。一种常用热敏电阻在25℃时的阻值为5kΩ，每1℃的温度改变造成200Ω的电阻变化。注意10Ω的引线电阻仅造成可忽略的0.05℃误差。它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用。尺寸小对于有空间要求的应用是有利的，但必须注意防止自热误差。

测量技巧

热敏电阻体积小是优点，它能很快稳定，不会造成热负载。不过也因此很不结实，大电流会造成自热。由于热敏电阻是一种电阻性器件，任何电流源都会在其上因功率而造成发热。功率等于电流平方与电阻的积。因此要使用小的电流源。如果热敏电阻暴露在高热中，将导致永久性的损坏。

铂电阻温度传感器

与热敏电阻相似，铂电阻温度传感器(RTD)是用铂制成的热敏感电阻。当通过测量电压计算RTD温度时，数字万用表用已知电流源测量该电流源所产生的电压。这一电压为两条引线(Vlead)上的压降加RTD上的电压(Vtemp)。例如，常用RTD的电阻为100Ω，每1℃仅产生0.385Ω的电阻变化。如果每条引线有10Ω电阻，就将造成26℃的测量误差，这是不可接受的。所以应对RTD作4线欧姆测量。

RTD需要用4线测量

RTD是最精确和最稳定的温度传感器，它的线性度优于热偶和热敏电阻。但RTD是最贵的温度传感器。因此RTD最适合对精度有严格要求，而速度和价格不太关键的应用领域。

测量技巧

使用5mA电流源会因自热造成2.5℃的温度测量误差。因此把自热误差减到最小是极为重要的。

4线测量更为精确，但需要两倍的引线和两倍的开关。

温度IC

温度集成电路(IC)是一种数字温度传感器，它有非常线性的电压∕电流—温度关系。有些IC传感器甚至有代表温度、并能被微处理器直接读出的数字输出形式。

电流传感器(左)和电压传感器(右)

有两类具有如下温度关系的温度IC：

电压IC: 10 mV/K。

电流IC: 1μA/K。

温度IC的输出是非常线性的电压∕℃。实际产生的是电压∕Kelvin，因此室温时的1℃输出约为3V。温度IC需要有外电源。通常温度IC是嵌入在电路中而不用于探测。

温度IC缺点是温度范围非常有限，也存在同样的自热、不坚固和需要外电源的问题。总之，温度IC提供产生正比于温度的易读读数方法。它很便宜，但也受到配置和速度限制。

测量技巧

温度IC 体积较大，因此它变化慢，并可能造成热负载。

把温度IC用于接近室温的场合。这是它最流行的应用。虽然测量范围有限，但也能测量150℃的高温。

实例

LM135235335系列是美国国家半导体公司（NS）生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，是电压输出型温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Ω的动态阻抗，工作电流范围从400μA到5mA，精度为1℃，LM135的温度范围为-55℃～+150℃，LM235的温度范围为-40℃～+125℃，LM335为-40℃~+100℃。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。详细信息见LM135，235，335.pdf。

AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，测温范围为-55℃～+150℃，输出电流为223μA~423μA，输出电流变化1μA相当于温度变化1℃，最大非线性误差为±0.3℃，响应时间仅为20μs，重复性误差低至±0.05℃，功耗约为2mW,输出电流信号的传输距离可达到1km以上，作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

数字式温度传感器：

（1） 原理：

将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被测温度的数字信号，使用方便，但响应速度较慢（100ms数量级）。

（2） 实例：

DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的世界上第一片支持“一线总线”

接口的数字式温度传感器，供电电压范围为3～5.5V，测温范围为-55℃～+125℃，可编程的9～12位分辨率，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出厂设置默认为12位，在12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。

经验丰富的电路板设计人员将根据最终产品要求来使用最合适的解决方案。表1展示了每种温度传感器的相对优势/劣势。

结语

温度传感器AD590常用作温度测量与温差控制，在工业与农业以及人们生活中有广泛应用。随着网络技术不断发展，集成温度传感器DS18B20在数字电路中使用更加方便，性价比也比较高，而AD590结合AD转换器电路设计比较麻烦，但通用性比较强。

关于温度传感器ad590就介绍到这里了，关于常见的温度传感器测温电路的介绍还有很多，篇幅所限就不再赘述了。