本设计总结了传感器诊断所需的抗混叠滤波器和偏置电阻器。这个例子还提供了一种新的方法，即使用它ADS118上的板载温度传感器完成了对系统冷端的补偿。该设计还提供了一种非常简单的线性算法，可以在大多数微控制器上实现。
缺点是太贵了。
测量K型热电偶的温度
精度1°C
高精度/可重复性0.2°C
包括冷端补偿
包括软件算法
使用ADS111816位ADC（带PGA）
OP07为低漂移(最大电压漂移25)vV、最大温漂0.6pcV/C）、低噪声（最大0.6v咋一P）、超稳定性(最大0.6pLV门C月)宽电源电压范围（t3~±18V）高性能操作放大器。
OP由07组成的高稳定热电偶测温放大电路如图所示。
由于R3/Rl=R4/R2，因此，OP07构成差分放大器，温度测量部分为温度测量热电偶和参考热电偶。后者放置在环境中，前者放置在被测物体上。温度测量热电偶上的温度变化转化为热电势，放大后输出电压。
图1所示的电路基于24位Σ-Δ型ADCAD7793的完整热电偶系统。AD7793是一个低功耗、低噪音、完整的模拟前端，适合高精度测量应用PGA、热电偶系统的设计大大简化了基准电压源、时钟和激励电流。系统峰值噪声约为0.02°C。
AD7793最大功耗只有500μA，因此，适用于低功耗应用。例如，整个发送机的功耗必须低于4mA智能发送器等。AD7793也有关断选项。在这种模式下，整个模式ADC及其辅助功能关闭，设备的最大功耗降至1μA。
AD7793提供直接与热电偶接口的集成热电偶解决方案。冷结补偿由热敏电阻和精密电阻提供。该电路只需要这些外部元件和一些简单的冷结测量R-C滤波器满足电磁兼容性（EMC）要求。
图1.带冷结补偿的热电偶测量系统
该电路采用T型热电偶。热电偶由铜和康铜组成，温度测量范围为200°C至 400°C，温度相关电压的典型值为40μV/°C。
热电偶的传输函数不是线性的。°C至 60°C在温度范围内，其响应非常接近线性。但在较宽的温度范围内，必须使用线性程序。
测试电路不包括线性测量范围为0°C到 60°C。热电偶在温度范围内产生0mV至2.4mV内部1.17V热电偶转换采用基准电压。AD7793的增益配置为128。
AD7793采用单电源供电，热电偶产生的信号必须偏置在地面以上ADC支持范围。对于128倍的增益，模拟输入端的绝对电压必须在GND 300mV至AVDD–1.1V范围内。
AD偏置电压发生器偏置热电偶信号集成在7793片上，使其共模电压为AVDD/2，确保输入电压限值以相当大的裕度满足。
热敏电阻在 25°C时的值为1kΩ，0°C典型值为815Ω， 30°C典型值为1040Ω。假设0°C至30°C的传递函数为线性，则冷结温度与热敏电阻R之间的关系为：
冷结温度=30×（R–815）/（1040–815）
AD7793的1mA激励电流用于热敏电阻和2kΩ精密电阻供电。使用基准电压2kΩ产生外部精密电阻。该架构为热敏电阻和基准电压提供了比例配置。因此，激励电流值的偏差不会改变系统的精度。
采样热敏电阻通道时，AD7793以1倍的增益工作。 30°C热敏电阻产生的最大冷结温度为1mA×1040Ω=1.04V。
热敏电阻的选择条件是：热敏电阻产生的最大电压乘以PGA增益小于或等于精密电阻产生的电压。
对于ADC_CODE相应的热敏电阻R等于转换值：
R=（ADC_CODE–0x800000）×2000/223
还需要考虑AD7793IOUT1引脚输出顺从电压。使用1mA当激励电流时，输出顺从电压等于AVDD–1.1V。从上述计算可以看出，电路满足这一要求，因为IOUT1的最大电压等于精密电阻和热敏电阻的电压，等于2V 1.04V=3.04V。AD7793以16.7Hz输出数据速率工作。每读10个热电偶转换结果，读1个热敏电阻转换结果。相应的温度等于：
温度=热电偶温度 冷结温度
AD模拟微控制器的7793转换结果ADuC832处理后，温度显示在LCD显示器上。
热电偶设计采用6V（2节3V锂电池)电池供电。一根二极管将6V适当降低电压AD7793模拟微控制器ADuC832的电平。ADuC832电源与AD7793电源之间有一个RC滤波器用于减少进入AD电源数字噪声7793。
图2显示了T型热电偶上产生的电压与温度的关系。圆圈内的区域为0°C到 60°C，该区域的传输函数接近线性。
图2.热电偶电势与温度的关系
当系统处于室温时，热敏电阻应指示室温值。热敏电阻指示相对于冷结温度的相对温度，即冷结（热敏电阻）与热电偶之间的温差。因此，在室温下，热电偶应指示0°C。。
如果将热电偶放入冰桶中，热敏电阻仍然测量环境（冷结）温度。热电偶应指示热敏电阻值的负值，使总温度等于0。
最后，对于16.7Hz输出数据的速率是128倍，AD7793均方根噪声等于0.088μV。峰值噪声等于：
6.6×均方根噪声=6.6×0.088μV=0.581μV
如果热电偶的灵敏度恰好是40μV/°C，热电偶的温度测量分辨率为：
0.581μV÷40μV=0.014°C
图3显示了实际的测试板。系统评价如下：测量热敏电阻温度、热电偶温度和分辨率。结果如表1所示。
图3.采用AD热电偶系统7793
从表1可以看出，热电偶报告的温度正确，热敏电阻为0.3°C误差。这不包括线性处理时的系统精度。如果热电偶和热敏电阻线性化，系统精度会提高，系统会测量更宽的温度范围。
如果最小和最大温度读数之最大温度读数之间的差异，则用温度表示的峰值噪声为0.02°C。因此，实际峰值分辨率非常接近预期值。
图1中的电路可以提供高精度、多通道的热电偶测量解决方案。准确的热电偶测量需要由精密元件组成的信号链，可以放大微弱的热电偶电压，降低噪音，纠正非线性度，并提供准确的基准结补偿（通常称为冷结补偿）。该电路可以解决热电偶温度测量的所有这些问题±0.25°C以上精度。
图1中的电路显示连接到3个K热电偶AD7793精密24位Σ-Δ模数转换器（ADC），以测量热电偶电压。由于热电偶是一种差分器件而不是绝对式温度测量器件，必须知道基准结温才能获得精确的绝对温度读数。这一过程被称为基准结补偿，通常称为冷结补偿。
ADT7320
本电路中ADT7320精密16位数字温度传感器用于冷结基准测量，并提供所需的精度。
这种应用非常受欢迎，需要在热电偶提供的宽温范围内进行高性价比的精确温度测量。
图1.多通道热电偶测量系统
图1中的电路专门用于使用ADT设计了7320同时测量3个K型热电偶，该装置是一种±0.25°C精度，16位数SPI温度传感器。
以热电偶连接器和滤波器为热电偶AD7793ADC接口之间。每个连接器（J1、J2和J3)与一组直接区分ADC输入相连。AD7793输入端的滤波器可以通过信号到达ADC的AIN（ ）和AIN（?）在输入端之前，减少任何热电偶引脚上叠加的噪音。AD多路复用器、缓冲器和仪表放大器可以放大热电偶测量结点的小电压信号。
ADT用于测量基准结(冷结)温度的7320精密16位数字温度传感器°C至 105°C温度范围内可达±0.25°C。ADT7320完全通过了工厂校准，用户不需要自己校准。内置带间隙温度基准源、温度传感器和16位Σ-Δ型ADC，分辨率为0.0078°C。
AD7793和ADT7320均利用系统演示台（EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口控制。此外，这两个器件也可由微控制器控制。
图2.EVAL-CN0172-SDPZ电路评估板
图2显示带有3个K型热电偶连接器的EVAL-CN0172-SDPZ电路评估板，AD7793ADC，和ADT7320温度传感器安装在独立柔性印刷电路板（PCB）的两块铜触点之间，用于基准温度测量。
图3是安装在独立柔性PCB上ADT7320的侧视图，该器件插在热电偶连接器的两个铜触点之间。图3中的柔性PCB更薄更灵活，比小型FR4类PCB更具优势。它允许将ADT7320巧妙地安装在热电偶连接器的铜触点之间，以尽量降低基准结和ADT7320之间的温度梯度。
图3.安装在柔性PCB上ADT7320的侧视图
小而薄的柔性PCB还能使ADT7320快速响应基准结的温度变化。图4显示ADT7320的典型热响应时间。
图4.ADT7320典型热响应时间
本解决方案较为灵活，允许使用其它类型的热电偶，如J型或T型。本电路笔记中，选择K型是考虑到其更受欢迎。实际选用的热电偶具有裸露尖端。测量结位于探头壁（probewall）之外，暴露在目标介质中。
采用裸露尖端的优势在于，它能提供最佳的热传导率、具有最快的响应时间，并且成本低、重量轻。不足之处是容易受到机械损坏和腐蚀的影响。因此，不适合用于恶劣环境。但在需要快速响应时间的场合下，裸露尖端是最佳选择。若在工业环境中使用裸露尖端，则可能需对信号链进行电气隔离。可使用数字隔离器达到这一目的。
不同于传统的热敏电阻或电阻式温度检测器（RTD），ADT7320是一款完全即插即用型解决方案，无需在电路板装配后进行多点校准，也不会因校准系数或线性化程序而消耗处理器或内存资源。它在3.3V电源下工作时的典型功耗仅为700μW，避免了会降低传统电阻式传感器解决方案精度的自发热问题。
本文为大家带来的是一款14位4-20mA环路供电型热电偶温度测量系统电路设计图，该电路是一完整的环路供电型热电偶温度测量系统，使用精密模拟微控制器的PWM功能控制4mA至20mA输出电流。具有更高分辨率的PWM驱动4mA至20mA环路的优势，支持温度范围为−200°C至+350°C的T型热电偶。
图1所示电路是一款完整的环路供电型热电偶温度测量系统，使用精密模拟微控制器的PWM功能控制4mA至20mA输出电流。
图1.ADuCM360控制4mA至20mA基于环路的温度监控电路
电路原理：本电路将绝大部分电路功能都集成在精密模拟微控制器ADuCM360上，包括双通道24位Σ-Δ型ADC、ARMCortex™-M3处理器内核以及用于控制环路电压高达28V的4mA至20mA环路的PWM/DAC特性，提供一种低成本温度监控解决方案。其中，ADuCM360连接到一个T型热电偶和一个100Ω铂电阻温度检测器（RTD）。RTD用于冷结补偿。低功耗Cortex-M3内核将ADC读数转换为温度值。支持的T型热电偶温度范围是−200°C至+350°C，而此温度范围是4mA至20mA。本电路具有以更高分辨率的PWM驱动4mA至20mA环路的优势。基于PWM的输出提供14位分辨率。电路采用线性稳压器ADP1720供电，可将环路加电源调节至3.3V，为ADuCM360、运算放大器OP193和可选基准电压源ADR3412提供电源。