繼數(shù)代定制型臺式儀器儀表之后，技術(shù)的發(fā)展繼續(xù)朝著更靈活、軟件控制以及尺寸更小的模塊化儀器儀表方向前進。然而，降低功耗以實現(xiàn)噪聲和測量精度目標依然極具挑戰(zhàn)。 　　本文引用地址： 　　移動性的實現(xiàn)是擯棄臺式儀器儀表的一個因素?；诙ㄖ坪蜋C架的大型系統(tǒng)從物流角度來講有局限性。將工作柜/桌面設(shè)備分拆成較小的節(jié)點可實現(xiàn)自定義配置，并針對測試站點或?qū)ο蟮沫h(huán)境和尺寸優(yōu)化儀器儀表。通過將測量儀器儀表拆分成較小的節(jié)點可以改善移動性，并減少接線和安裝麻煩。與本地移動儀器儀表的接線連接比部署長線纜回到中央機架或臺式儀器儀表容易?；ㄔ隍炞C接線和更正錯誤接線上的時間也能節(jié)省下來。尺寸的變化暫且不論，對 測試性能、確定性以及精度的要求依然存在。 　　應(yīng)用領(lǐng)域 　　高動態(tài)范圍的模塊化平臺儀器儀表是二十一世紀測量設(shè)備的基本要求。儀器儀表為各式各樣專業(yè)領(lǐng)域的進一步創(chuàng)新、研究和開發(fā)提供了所需的測量能力。 　　? 材料科學研發(fā)領(lǐng)域的測試，從風車葉片的結(jié)構(gòu)分析到渦輪機的程度、維護保養(yǎng)和電氣輸出。 　　? 測量應(yīng)力/壓電傳感器的輸出、調(diào)理電壓并實現(xiàn)量化分析以便進行結(jié)構(gòu)和材料開發(fā)，同時提供無干擾的清晰測量。 　　? 汽車座艙噪聲測量。原型開發(fā)期間對座艙內(nèi)的麥克風輸出進行數(shù)字化，實現(xiàn)更快速、更的控制環(huán)路，工廠生產(chǎn)吞吐率。 　　? 電氣測試： 　　? 音頻測量，針對語音控制和操作開發(fā)高級麥克風模塊和揚聲器。 　　? 參數(shù)測量精度和速度與測試成本有關(guān)的無源和有源電子器件中ATE內(nèi)的電氣測試。zyclxmzsw 　　

　　圖1中的電路專為使用 ADT7320同時測量3個K型熱電偶而設(shè)計，該器件是一款±0.25°C精度、16位數(shù)字SPI溫度傳感器。zyclxmzsw 　　熱電偶電壓測量 　　采用熱電偶連接器和濾波器作為熱電偶與AD7793 ADC之間的接口。每個連接器（J1、J2和J3）都直接與一組差分ADC輸入相連。AD7793輸入端的濾波器可在信號到達ADC的AIN （+）和AIN（?）輸入端之前降低任何熱電偶引腳上疊加的噪聲。AD7793集成片內(nèi)多路復用器、緩沖器和儀表放大器，可放大來自熱電偶測量結(jié)點的小電壓信號。 　　冷結(jié)測量 　　ADT7320精密16位數(shù)字溫度傳感器用于測量基準結(jié)（冷結(jié)） 溫度，其精度在?20°C至+105°C溫度范圍內(nèi)可達±0.25°C。 ADT7320完全經(jīng)過工廠校準，用戶無需自行校準。它內(nèi)置一個帶隙溫度基準源、一個溫度傳感器和一個16位Σ-Δ型 ADC， 用來測量溫度并進行數(shù)字轉(zhuǎn)換， 分辨率為 0.0078°C。 　　AD7793和ADT7320均利用系統(tǒng)演示平臺 （EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口控制。此外，這兩個器件也可由微控制器控制。 　　圖2. EVAL-CN0172-SDPZ電路評估板 　　圖2顯示帶有3個K型熱電偶連接器的EVAL-CN0172-SDPZ 電路評估板，AD7793 ADC， 和ADT7320溫度傳感器安裝在獨立柔性印刷電路板（PCB）的兩塊銅觸點之間，用于基準溫度測量。 　　圖3是安裝在獨立柔性PCB上ADT7320 的側(cè)視圖，該器件插在熱電偶連接器的兩個銅觸點之間。圖3中的柔性PCB更薄更靈活，比小型FR4類PCB更具優(yōu)勢。它允許將ADT7320巧妙地安裝在熱電偶連接器的銅觸點之間，以盡量降低基準結(jié)和ADT7320之間的溫度梯度。 　　圖3. 安裝在柔性PCB上ADT7320的側(cè)視圖 　　小而薄的柔性PCB還能使ADT7320快速響應(yīng)基準結(jié)的溫度變化。 圖4顯示ADT7320的典型熱響應(yīng)時間。 　　圖4.ADT7320典型熱響應(yīng)時間 　　本解決方案較為靈活，允許使用其它類型的熱電偶，如J型或T型。本電路筆記中，選擇K型是考慮到其更受歡迎。實際選用的熱電偶具有裸露 。測量結(jié)位于探頭壁（probe wall）之外，暴露在目標介質(zhì)中。 　　采用裸露 的優(yōu)勢在于，它能提供 的熱傳導率、具有快的響應(yīng)時間，并且成本低、重量輕。不足之處是容易受到機械損壞和腐蝕的影響。因此，不適合用于惡劣環(huán)境。但在需要快速響應(yīng)時間的場合下，裸露 是 選擇。若在工業(yè)環(huán)境中使用裸露 ，則可能需對信號鏈進行電氣隔離?？墒褂脭?shù)字隔離器達到這一目的 （見 　　不同于傳統(tǒng)的熱敏電阻或電阻式溫度檢測器（RTD）， ADT7320是一款完全即插即用型解決方案，無需在電路板裝配后進行多點校準，也不會因校準系數(shù)或線性化程序而消耗處理器或內(nèi)存資源。它在3.3 V電源下工作時的典型功耗僅為700μW，避免了會降低傳統(tǒng)電阻式傳感器解決方案精度的自發(fā)熱問題。 　　精密溫度測量指南 　　下列指南可確保ADT7320地測量基準結(jié)溫度。 　　電源： 如果ADT7320 從開關(guān)電源供電，可能產(chǎn)生50 kHz以上的噪聲，從而影響溫度精度。為了防止此缺陷，應(yīng)在電源和VDD. 之間使用RC濾波器。所用元件值應(yīng)仔細考慮，確保電源噪聲峰值小于1 mV 　　去耦： ADT7320必須在盡可能靠近 VDD 的地方安裝去耦電容，以確保溫度測量的精度。使用諸如0.1μF高頻陶瓷類型的去耦電容。此外，還應(yīng)使用一個低頻去耦電容與高頻陶瓷電容并聯(lián)，如10μF 至 50 μF 鉭電容。 　　 熱傳導： 塑料封裝和背面的裸露焊盤（GND）是基準結(jié)至ADT7320的主要熱傳導路徑。由于銅觸點與ADC輸入相連，本應(yīng)用中無法連接背面的焊盤，因為這樣做會影響 ADC輸入的偏置。 　　精密電壓測量指南 　　下列指南可確保AD7793地測量熱電偶測量結(jié)電壓。 　　去耦：AD7793必須在盡可能靠近AVDD 和 DVDD 的地方安裝去耦電容，以確保電壓測量的精度。應(yīng)將0.1 μF陶瓷電容與 10 μF鉭電容并聯(lián)，將AVDD去耦到GND。此外，應(yīng)將0.1 μF 陶瓷電容與10 μF鉭電容并聯(lián)，將DVDD去耦到GND。 更多有關(guān)接地、布局和去耦技巧的討論，請參考Tutorial MT-031 和 Tutorial MT-101 　　濾波：AD7793的差分輸入用于熱電偶線路上的大部分共模噪聲。例如，將組成差分低通濾波器的R1、R2和C3放置在AD7793的前端，可熱電偶引腳上可能存在的疊加噪聲。C1和C2電容提供額外的共模濾波。由于輸入ADC 的AIN（+）和AIN（?）均為模擬差分輸入，因此，模擬調(diào)制器中的多數(shù)電壓均為共模電壓。AD7793的出色共模抑制（100 dB小值）進一步了這些輸入信號中的共模噪聲。 　　本方案解決的其它難題 　　下文總結(jié)了本解決方案是如何解決前文提到的其它熱電偶相關(guān)難題。 　　熱電偶電壓放大：熱電偶輸出電壓隨溫度的變化幅度只有每度幾μV。本例中所用的常見K型熱電偶變化幅度為41μV/°C。這種微弱的信號在ADC轉(zhuǎn)換前需要較高的增益級。 AD7793內(nèi)部可編程增益放大器（PGA）能夠提供的 增益為128。本解決方案中的增益為16，允許AD7793通過內(nèi)部基準電壓源運行內(nèi)部滿量程校準功能。 　　熱電偶的非線性校正：AD7793在寬溫度范圍（–40°C至 +105°C）內(nèi)具有出色的線性度，不需要用戶校正或校準。為了確定實際熱電偶溫度，必須使用美國 標準技術(shù)研究院（NIST）所提供的公式將參考溫度測量值轉(zhuǎn)換成等效熱電電壓。此電壓與AD7793測量的熱電偶電壓相加，然后再次使用NIST公式將兩者之和再轉(zhuǎn)換回熱電偶溫度。另一種方法涉及查找表的使用。然而，若要獲得同樣的精度，查找表的大小可能有較大不同，這就需要主機控制器為其分配額外的存儲資源。所有處理均通過EVAL-SDP-CB1Z以軟件方式完成。EVAL-SDP-CB1Z以軟件方式完成。 　　欲查看完整原理圖和EVAL-CN0172-SDPZ的布局，請參見 CN-0172設(shè)計支持包： 　　常見變化 　　對于精度要求較低的應(yīng)用，可用 AD7792 16位Σ-Δ 型ADC 替代 AD7793 24位Σ-Δ 型ADC對于基準溫度測量，可用 ±0.5°C精度的 ADT7310 數(shù)字溫度傳感器替代±0.25°C精度的 ADT7320. AD7792和ADT7310均集成SPI接口。