01 引言

將兩種不同材料的金屬導(dǎo)體連接在一起，當(dāng)端部和連接點(diǎn)存在溫差時(shí)，兩金屬導(dǎo)體端部會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。通過獲取導(dǎo)體間的電勢(shì)差，兩金屬導(dǎo)體端部的參考溫度，再結(jié)合熱電偶的特征參數(shù)，即可求得測(cè)量端的實(shí)際溫度。
熱電偶價(jià)格便宜，測(cè)溫范圍優(yōu)越，構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，在各類工業(yè)場(chǎng)景中被廣泛應(yīng)用。ITS-90標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了8種常見的熱電偶類型及其測(cè)量溫度范圍。

其中，K型熱電偶是使用最為廣泛的熱電偶類型，以它為例：當(dāng)測(cè)量-270℃時(shí)，熱電偶的輸出電壓位-6.458mV；而測(cè)量1372℃正滿量程溫度時(shí)，其輸出電壓位54.886mV；在其整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)，溫度每變化1℃，輸出電壓變化40uV。

由于熱電偶輸出電壓信號(hào)微弱，信號(hào)處理和采集電路往往需要極高的精度。又由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，TC熱電偶到數(shù)據(jù)采集板卡之間的引線較長(zhǎng)，往往會(huì)在信號(hào)上疊加較大的共模干擾噪聲，因此信號(hào)采集處理的時(shí)候就需要在提取并放大差分信號(hào)的同時(shí)，盡量抑制共模噪聲對(duì)于被測(cè)差分信號(hào)的影響。

02 CM1103功能特性

◆ 低功耗，高精度，小體積的sigma-delta ADC模擬前端

◆ 可以廣泛應(yīng)用在溫度，光學(xué)，液體，氣體等各類傳感器的信號(hào)采集

◆ 具有最高2kSPS的采樣速率，4通道輪詢可編程

◆ 可編程增益放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)±256mV到±6.144V滿量程輸入范圍的靈活可配置

◆ 超過1M 歐姆的高輸入阻抗，便于ADC直接連接各類傳感器，免去了額外的傳感器調(diào)理和ADC驅(qū)動(dòng)電路

◆ 最低可達(dá)7.81uV的無噪聲采樣精度，足以實(shí)現(xiàn)熱電偶傳感器微弱電勢(shì)差的精準(zhǔn)測(cè)量

◆ 差分通道超過100dB的共模抑制比，也有利于降低工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)干擾對(duì)于信號(hào)采集的影響

03 方案介紹

CM1103具有靈活的通道配置，4個(gè)輸入端口支持最多2路差分信號(hào)或者4路單端信號(hào)輸入。如下圖所示，實(shí)際應(yīng)用中，可以使用一路差分通道連接熱電偶溫度傳感器，而用另外一路單端通道連接貼近冷端放置的NTC熱敏電阻。TC和NTC兩個(gè)通道可以配置各自的輸入增益和采樣速率，非常便利。

士模微電子另一款產(chǎn)品CM1106在CM1103的基礎(chǔ)上，增加了片上溫度傳感器；通過SPI接口，能夠?qū)崟r(shí)讀取CM1106的結(jié)溫。對(duì)于冷端靠近ADC的應(yīng)用場(chǎng)景，選用CM1106可以省去一個(gè)額外的冷端測(cè)量通道，實(shí)現(xiàn)更高的溫度通道數(shù)。