温度测量系统对ADC的性能要求介绍
简介
有多种类型的传感器可以用于测量温度。具体选择何种传感器，取决于所测量的温度范围和所需的精度。系统精度取决于温度传感器的精度和用于数字化传感器输出的ADC性能。许多情况下，来自传感器的信号幅度非常小，因而需要高分辨率ADC。 - 型ADC适合这些系统，因为此类ADC是高分辨率器件，而且常常包括温度测量系统所需的额外片内电路，例如激励电流等。本应用笔记介绍可用的温度传感器(热电偶、RTD、热敏电阻和热二极管)以及传感器与ADC接口所需的电路，还会讨论对ADC的性能要求。
热电偶
热电偶由两种不同类型的金属组成。当温度高于零摄氏度时，在两种金属的连接处会产生温差电压，电压大小取决于温度相对于零摄氏度的偏差。热电偶具有体积小、工作温度范围宽等优点，非常适合恶劣环境中的极高温度(高达2300℃)测量。但是，热电偶的输出为mV级，因此需要经过精密放大才能作进一步处理。不同类型热电偶的灵敏度也不一样，一般仅为每摄氏度几mV，因此需要高分辨率、低噪声ADC。
图1给出利用3通道、16/24位AD7792/AD7793 ΣΔ ADC的热电偶系统。其片内仪表放大器首先对热电偶电压进行放大，然后通过ADC对放大的电压信号进行模数转换。热电偶产生的电压偏置在地电平附近。片内激励电压源将其偏置到放大器线性范围以内，因此系统能够利用单电源工作。这种低噪声、低漂移、片内带隙基准电压源，能够确保模数转换的精度，从而保证整个温度测量系统的精度。
冷结温度使用电阻式温度检测器(RTD)或热敏电阻（图1显示了一个热敏电阻RT）进行测量。这些元件的电阻都会随温度而变化。片内恒流源提供所需的激励电流。该测量使用比率式配置，即ADC的基准电压也会从同一激励电流利用一个精密电阻产生。比率式配置使得冷结温度的测量不受激励电流变化的影响，因为激励电流的变化将使传感器产生的电压和精密电阻产生的电压改变相同的幅度，因此对模数转换没有影响。
RTD
RTD的电阻随温度而变化。RTD使用的典型元素有镍、铜和铂，100 和1000 铂制RTD最为常见。RTD适合测量–200°C至+800°C的温度，整个温度范围内的响应几乎呈线性。RTD由三线或四线组成。图2显示了一个三线RTD如何连接到ADC。RL1、RL2和RL3为RTD引线的电阻。
为了全面优化三线RTD配置，需要2个完美匹配的电流源。
