整体热电偶放大器 - AD849X示例
潜水，让我们看一下图1所示的AD849X的功能框图。
图1。AD849X的框图。图像由模拟设备提供
该设备包括低偏移，固定增益仪器放大器 和内置冷路补偿（CJC）电路。该家族中的每个设备均用于J-或K型热电偶的工厂校准。 AD849X可以将热电偶的小输出直接转换为信号，该信号变化5 mV/°C。以下方程可用于找到热电偶的热连接温度（T MJ ）：
\ [t_ {mj} = \ frac {v_ {out} -v_ {ref}}} {5MV/°C} \]
等式1。
其中v ref是ref引脚处的电压。例如，如果AD8494产生的输出为250 mV和V REF = 0，则热点在50°C下。
热电偶信号调节：在相同温度下IC和冷连接处
使用整体热电偶解决方案时应考虑的一般要求是，这些设备应靠近热电偶的冷连接处（图2）。
图2。 显示AD849X中的连接的图。 图像由模拟设备提供热电偶信号调节剂使用CJC的集成温度传感器。该温度传感器实际上测量了芯片温度而不是热电偶的冷连接。因此，为了更准确地测量冷连接温度，信号调节器应在冷连接处附近。这并不困难，尤其是在信号调节剂中，例如3.2 mm×3.2 mm×1.2 mm包装的AD849X。
AD849X软件包和冷连接点之间的任何温度差都是在终测量值下作为温度误差。除了使用AD849X和冷路之间的短痕迹外，化IC的功耗以避免在PCB上产生温度梯度也很重要。这将我们带到了有关热电偶信号调节剂的另一个重要点：这些设备通常仅从电源中绘制一个小电流，以地减少自加热效果。例如，AD849X的当前消耗为180 ?A。如果需要，AD849X可以向负载输送超过±5 MA。但是，提供大量的输出电流会导致温度梯度并在我们的测量中引入错误。
AD849X的非线性误差
尽管热电偶具有非线性输入输出特性，但方程1表明AD849X的输出是热连接温度的线性函数。应当指出的是，AD849X线性放大（冷连接）热电偶信号。因此，扩增的输出实际上与热电偶信号一样非线性。因此，公式1给出的线性函数仅近似系统的实际非线性响应。
尽管AD849X并未积极纠正热电偶非线性，但它的设计基于感兴趣温度范围内传感器特性曲线的线性模型。换句话说，“适合”受支持传感器的非线性特征（链接200）的直线用于出厂校准内部放大器。这可以地减少公式1提供的线性模型的非线性误差。在指定的温度范围内，该方程预测的值应具有小于±2°C的线性误差。下表给出了该家族每个部分的温度范围。
表1。使用模拟设备的数据
| AD849X±2°C精度温度范围 |
| 部分 | 热电偶类型 | 错误 | 环境温度范围 | 测量温度范围 |
| AD8494 | j | ±2°C | 0°C至50°C | -35°C至+95°C |
| AD8495 | k | ±2°C | 0°C至50°C | -25°C至+400°C |
| AD8496 | j | ±2°C | 25°C至100°C | +55°C至+565°C |
| AD8497 | k | ±2°C | 25°C至100°C | -25°C至+295°C |
请注意，该家族中的每个设备都经过预修剪以匹配J-或K型热电偶的特性。本应用说明讨论可以显着改善AD849X线性的算法。图3显示了AD8495的非线性误差以及带有和没有校正算法的参考设计的非线性误差
。
图4。AD8495的非线性误差图。图像由模拟设备提供在这种情况下，线性改进算法将误差降低到小于±0.5°C。
AD849X参考（参考）PIN功能
当热电偶的测量（或热）连接处的温度低于其参考（或冷）连接时，热电偶会产生负电压。因此，如果您需要测量负温度，则应考虑可以处理负电压的信号调节电路。显而易见的解决方案是使用由双重用品运行的放大器。即使系统设计用于单个供应，AD849X也可以解决此问题。为此，我们可以通过将适当的正电压应用于参考引脚（参考）来迁移输出。在这种情况下，当测量连接处在负温度下时，输出将低于VREF（方程1）。当我们需要对输出进行平衡以匹配信号链中后续电路的输入范围时，REF引脚也可以很有用。
另一个整体热电偶示例解决方案-LT1025
线性技术的LT1025是另一个用于冷连接补偿的整体解决方案。虽然AD849X既包括内部放大器和CJC电路，但LT1025仅产生冷连接补偿电压。该IC的功能框图如图5所示。
图5。lt1025的框图。图像用线性技术提供
该设备感应包装温度并产生10 mV/°C的缓冲输出。然后将该电压应用于电阻电压分隔器，以产生适合不同类型的热电偶的输出。如您所见，LT1025支持E类，J-，K-，T-，R-和S型热电偶。要了解模拟CJC电路背后的理论，请参阅本文。
探索热电偶应用程序与示例放大器
图6显示了我们如何使用该设备操作K型热电偶。
图6。显示了K型热电偶的操作。图像由线性技术提供。
LTKA0X是专门为热电偶应用设计的放大器。它提供低偏移（<35 ?V）和漂移（<1.5 ?V/°C）。此外，它的偏置电流也非常低（<1 Na），它使我们能够在放大器输入处包含具有相对较大的电阻器（范围为10至100kΩ）的过滤器，而不会经历明显的偏移和漂移效果。
与AD849X不同，LT1025溶液将放大器和冷连接补偿块分开。这有助于地减少CJC芯片消散的功率，从而地减少了自加热效果。 LT1025仅需要80 ?A，比180 ?A的AD849X小。由于电流的少量消耗，LT1025的供应电压低于10V的供应电压的内部温度升高小于0.1°C。
解决热电偶非线性
如果您熟悉CJC电路，LT1025背后的理论应该相对直接。但是，应得到更多解释的另一个功能是“弓校正电压”块。该块为温度传感器产生的10 mV/°C电压增加了一个非线性项。添加此非线性项以解决CJC电路中的热电偶非线性误差。基本的CJC电路试图将直线拟合到热电偶特性曲线，并使用此拟合线来重现热电偶输出在冷连接温度范围内。但是，LT1025的输出由两个不同的术语组成：与温度成正比的线性期限以及与25°C平方的温度偏差成正比的二次项。理想情况下，LT1025应实现以下方程：
\ [v_ {out} = at+a \ beta（t-25°C）^{2} \] \]
在哪里：
\（a \，和\，\ beta \）是线性和二次术语的系数t表示温度
选择\（\ beta \）的值以减少LT1025的所有热电偶输出中的非线性误差。请注意，该二次术语试图改善CJC电路中使用的热电偶模型。换句话说，它减少了CJC电路的非线性误差，但无法补偿热电偶本身的非线性误差。
