CN0214 ADP3333-2.5可以代替ADP120-2.5穩(wěn)壓器，前者具有更寬的工作溫度范圍（?40°C至+125°C），功耗更低（典型值為20 μA，而后者為70 μA），但最大輸入電壓較低（前者為5.5 V，后者為12 V）。如果微控制器上需要更多GPIO引腳，則可以選擇采用48引腳LFCSP或48引腳LQFP封裝的ADuC7060。請注意，ADuC7060/ADuC7061可以通過標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口編程或調(diào)試。 使用外部基準(zhǔn)電阻作為RTD測量的基準(zhǔn)源時，建議以單位增益模式使用運算放大器來對VREF+引腳的輸入進(jìn)行緩沖。這是為了確保進(jìn)入VREF+引腳的輸入泄漏電流不會有損于測量精度。圖8中，我們針對此目的，在單位增益下使用運算放大器OP193。在圖1的主電路圖中，該輸入未經(jīng)緩沖，但為了獲得最佳效果，應(yīng)將其緩沖。 對于標(biāo)準(zhǔn)UART至RS-232接口，可以用 ADM3202等器件代替FT232R收發(fā)器，前者需采用3 V電源供電。對于更寬的溫度范圍，可以使用其它熱電偶，例如J型熱電偶。為使冷結(jié)補償誤差最小，可以讓一個熱敏電阻與實際的冷結(jié)接觸，而不是把它放在PCB上。 針對冷結(jié)溫度測量，可以用一個外部數(shù)字溫度傳感器來代替RTD和外部基準(zhǔn)電阻。例如，ADT7410可以通過I2C接口連接到ADuC7060/ADuC7061。 有關(guān)冷結(jié)補償?shù)母?a target='_blank' class='arckwlink_none'>信息，請參閱ADI公司的《傳感器信號調(diào)理》第7章“溫度傳感器”。 如果USB連接器與本電路之間需要隔離，則應(yīng)增加隔離器件 ADuM3160/ADuM4160 。 為了測試和評估該電路，我們單獨評估了熱電偶測量和RTD測量。 熱電偶測量測試 基本測試設(shè)置如圖6所示。注意，熱電偶連接到J2-8和J2-9，J2-5必須連接到J2-8。EVAL-ADUC7061MKZ板從PC的USB連接獲得電源。 使用兩種方法來評估本電路的性能。首先使用連接到電路板的熱電偶來測量冰桶的溫度，然后測量沸水的溫度。 使用Wavetek 4808多功能校準(zhǔn)儀來充分評估誤差，如圖4和圖6所示。這種模式下，校準(zhǔn)儀代替熱電偶作為電壓源，如圖7所示。為了評估T型熱電偶的整個范圍，利用校準(zhǔn)儀設(shè)置T型熱電偶?200°C至+350°C的正負(fù)溫度范圍之間11個點的等效熱電偶電壓。(T型熱電偶請參見ITS-90表)。 基為了評估查找算法的精度，將?200°C至+350°C溫度范圍內(nèi)每隔1°C的溫度所對應(yīng)的551個電壓讀數(shù)傳遞到溫度計算函數(shù)中。針對線性方法和分段線性逼近法計算得到誤差，如圖4和圖5所示。 ? 圖7. 用于在整個熱電偶輸出電壓范圍內(nèi)校準(zhǔn)和測試電路的設(shè)置 ? RTD 測量測試 為了評估RTD電路和線性化源代碼，以精確的可調(diào)電阻源代替了電路板上的RTD。所用的儀器是1433-Z十進(jìn)制電阻。RTD值的范圍是90 Ω至140 Ω，代表?25°C至+114°C的RTD溫度范圍。 設(shè)置電路如圖8所示。 ? 圖8. 用于校準(zhǔn)和測試-25°C至114°C范圍內(nèi)RTD輸出電壓的測試設(shè)置 ? 圖9顯示了RTD測試的誤差結(jié)果。 ? 圖9. 使用分段線性代碼和ADC0測量結(jié)果進(jìn)行RTD測量時的°C誤差 ? Application Note AN-0970, RTD Interfacing and Linearization Using an ADuC706x Microcontroller 本應(yīng)用中用到ADuC7060/ADuC706的下列特性： 內(nèi)置可編程增益放大器(PGA)的24位Σ-Δ型主ADC：PGA的增益在本應(yīng)用的軟件中設(shè)置為32。主ADC在熱電偶信號采樣與RTD電壓信號采樣之間連續(xù)切換。 可編程激勵電流源，用來驅(qū)動受控電流流經(jīng)RTD：雙通道電流源可在0 μA至2 mA范圍內(nèi)以200 μA步進(jìn)配置。本例使用200 μA設(shè)置，以便將RTD自熱效應(yīng)引起的誤差降至最小。 ADuC7060/ADuC7061中ADC的內(nèi)置1.2 V基準(zhǔn)電壓源：內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源精度高，適合測量熱電偶電壓。 ADuC7060/ADuC7061中ADC的外部基準(zhǔn)電壓源：為了測量RTD電阻，我們采用比率式設(shè)置，將一個外部基準(zhǔn)電阻(RREF)連接在外部VREF+ 和 VREF? 引腳上。 14位DAC：DAC用于將熱電偶共模電壓設(shè)置為地電壓以上850 mV。 ARM7TDMI? 內(nèi)核：功能強大的16/32位ARM7內(nèi)核集成了32 kB閃存和SRAM存儲器，用來運行用戶代碼，可配置并控制ADC，通過RTD處理ADC轉(zhuǎn)換，以及控制UART/USB接口的通信。 UART：UART用作與PC主機的通信接口。 兩個外部開關(guān)用來強制該器件進(jìn)入閃存引導(dǎo)模式：使S1處于低電平，同時切換S2，ADuC7060/ADuC7061將進(jìn)入引導(dǎo)模式，而不是正常的用戶模式。在引導(dǎo)模式下，通過UART接口可以對內(nèi)部閃存重新編程。 熱電偶和RTD產(chǎn)生的信號均非常小，因此需要使用PGA來放大這些信號。ADuC7060/ADuC7061的輔助ADC不含PGA，因此二者均連接到主ADC，二者之間的切換通過軟件完成。 本應(yīng)用使用的熱電偶為銅-康銅型，其溫度范圍為?200°C至+350°C，靈敏度約為40 μV/°C，這意味著ADC在雙極性模式和32倍PGA增益設(shè)置下可以覆蓋熱電偶的完整溫度范圍。 RTD用于執(zhí)行冷結(jié)補償。本電路使用的RTD為100 Ω鉑RTD，型號為Enercorp PCS 1.1503.1。它采用0805表貼封裝，溫度變化率為0.385 Ω/°C。 注意，基準(zhǔn)電阻RREF應(yīng)為精密5.62 kΩ (±0.1%)電阻。 ADuC7060/ADuC7061的USB接口通過FT232R UART轉(zhuǎn)USB收發(fā)器實現(xiàn)，它將USB信號直接轉(zhuǎn)換為UART。 除圖1所示的去耦外，USB電纜本身還應(yīng)采用鐵氧體磁珠來增強EMI/RFI保護(hù)功能。本電路所用鐵氧體磁珠為Taiyo Yuden #BK2125HS102-T，它在100 MHz時的阻抗為1000 Ω。 本電路必須構(gòu)建在具有較大面積接地層的多層電路板上。為實現(xiàn)最佳性能，必須采用適當(dāng)?shù)牟季帧⒔拥睾腿ヱ罴夹g(shù)（請參考教程MT-031——“實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的接地并解開AGND和DGND的謎團(tuán)”、 教程MT101——“去耦技術(shù)”和ADuC7060/ ADuC7061評估板布局布線 ）。 圖2所示為EVAL-ADUC7061MKZ PCB。 圖2. 本電路所用的EVAL-ADUC7061MKZ板 ? 代碼說明 用于測試本電路的源代碼可從以下網(wǎng)址下載（zip壓縮文件）：http://www.analog.com/CN0214-SourceCode UART配置為波特率9600、8數(shù)據(jù)位、無極性、無流量控制。如果本電路直接與PC相連，則可以使用“超級終端”(HyperTerminal)等通信端口查看程序來查看該程序發(fā)送給UART的結(jié)果，如圖3所示。 為了獲得溫度讀數(shù)，必須測量熱電偶和RTD的溫度，然后相加以得出熱電偶的絕對溫度值。 首先，測量熱電偶兩條線之間的電壓(V1)。測量RTD電壓并通過查找表轉(zhuǎn)換為溫度，然后再將此溫度轉(zhuǎn)換為其等效熱電偶電壓(V2)。然后，將V1和V2相加，以得出整體熱電偶電壓，接著將此值轉(zhuǎn)換為最終的溫度測量結(jié)果。 最初，這一轉(zhuǎn)換是基于一個簡單的線性假設(shè)：熱電偶的溫度為40 μV/°C。從圖4可以看出，只有針對0°C左右的小范圍溫度，如此轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差才是可以接受的。計算熱電偶溫度的更好方法是對正溫度使用6階多項式，對負(fù)溫度使用7階多項式。這需要進(jìn)行數(shù)學(xué)運算，導(dǎo)致計算時間和碼字大小增加。適當(dāng)?shù)恼壑允轻槍潭〝?shù)量的電壓計算相應(yīng)的溫度，然后將這些溫度存儲在一個數(shù)組中，其間的值利用相鄰點的線性插值法計算。從圖5可以看出，使用這種方法時誤差顯著降低。圖5給出了使用理想熱電偶電壓時的算法誤差。圖6顯示了使用ADuC7060上的ADC0測量整個熱電偶工作范圍內(nèi)的52個熱電偶電壓時獲得的誤差。最差情況的總誤差小于1°C。 圖3. “超級終端”通信端口查看程序的輸出 ? 圖4. 使用簡單線性逼近法時的誤差 ? 圖5. 通過分段線性逼近法利用52個校準(zhǔn)點和理想測量值計算時的誤差 ? 圖6. 通過分段線性逼近法利用ADuC7060/ADuC7061 ADC0所測52個校準(zhǔn)點時的誤差 ? RTD溫度是運用查找表計算出來的，并且對RTD的運用方式與對熱電偶一樣。注意，描述RTD溫度與電阻關(guān)系的多項式與描述熱電偶的多項式不同。 欲了解有關(guān)線性化和實現(xiàn)RTD最佳性能的詳細(xì)信息，請參考應(yīng)用筆記AN-0970：“利用ADuC706x微控制器實現(xiàn)RTD接口和線性化”。 CN0214 采用ARM7的USB熱電偶溫度測量系統(tǒng) 本電路顯示如何在精密熱電偶溫度監(jiān)控應(yīng)用中使用精密模擬微控制器 ADuC7060/ADuC7061 。ADuC7060/ADuC7061集成雙通道24位Σ-Δ型ADC、雙通道可編程電流源、14位DAC、1.2 V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源、ARM7內(nèi)核、32 kB閃存、4 kB SRAM以及各種數(shù)字外設(shè)，例如UART、定時器、SPI和I2C接口等。 在本電路中，ADuC7060/ADuC7061連接到一個熱電偶和一個100 Ω Pt RTD。RTD用于執(zhí)行冷結(jié)補償。 在源代碼中，ADC采樣速率選擇100 Hz。當(dāng)ADC輸入PGA的增益配置為32時，ADuC7060/ADuC7061的無噪聲分辨率大于18位。 圖1. ADuC7060/ADuC7061用作溫度監(jiān)控控制器與熱電偶接口（原理示意圖，未顯示所有連接） ? CN0214 | circuit note and reference circuit info 采用ARM7的USB熱電偶溫度測量系統(tǒng) | Analog Devices CN0214 本電路顯示如何在精密熱電偶溫度監(jiān)控應(yīng)用中使用精密模擬微控制器 ADuC7060/

典型溫度范圍為-200 C至+400 C

T型熱電偶測量系統(tǒng)

帶ARM7處理內(nèi)核的單芯片解決方案

采用RTD進(jìn)行冷結(jié)補償

(analog)