ADS1240在热电偶测温系统中的应用

　　1　温度系统结构

　　热电偶测温系统总共有5部分组成,分别是热电偶温度传感器、测量放大电路、A/D转换电路、A/D转换器与CPU接口、显示电路,结构框图如图1所示。

　　1.1　热电偶温度传感器

　　将两种不同成分的导体组成一个闭合回路,当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场中时,回路中将产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这两种导体组成的回路称为热电偶。

　　1.2　测量放大电路

　　实际电路中,从热电偶输出的信号不过几十毫伏(<30mV),且其中包含工频、静电和磁耦合等共模干扰,因此宜采用具有很高共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗的测量放大电路。它的输入阻抗高,易于与各种信号源匹配,而它的输入失调电压、输入失调电流及输入偏置电流小,并且温漂较小,因而测量放大器的稳定性好。

　　1.3　A/D转换电路

　　经过测量放大器放大后的电压信号,其电压范围为0~5V,此信号为模拟信号,必须进行A/D转换。实际电路中,我们选用ADS1240芯片。

　　1.4　A/D转换器与CPU接口

　　ADS1240通过四线制的串行接口(SPI)与CPU进行通信。

　　1.5　显示电路

　　采用LED数码管显示器。

　　2　ADS1240的介绍与应用

　　2.1　ADS1240的介绍

　　ADS1240是具有24位分辨率的高精度、宽动态特性的Δ-Σ型模拟/数字转换器,它具有高达24位的无丢码特性和21位的有效分辨率。

　　ADS1240具有可选的输入缓冲,可以提高输入阻抗,使其可以直接与变送器或微小电平信号连接,而内置的断线检测电流源则可以检测传感器的开路或短接状态。ADS1240内部有一个8位的偏置DAC,可对输入模拟电压信号提供高达半量程的偏置校正。可编程增益放大器可以选择的放大倍数为1到128。A/D转换通过一个二阶的Δ-Σ调制器和可编程FIR滤波器,可以同时实现在50Hz和60Hz处的陷波。

　　ADS1240的引脚结构如图2所示,使用SSOP-24封装,体积更小,可以节省更多的空间。

　　2.2　ADS1240的结构及工作原理

图2　ADS1240引脚结构图　　　　　　

　　ADS1240由可编程增益放大器、断线检测电流源、二阶Δ-Σ调制器、可编程数字滤波器、偏置DAC以及微控制器组成。微处理器中包括有寄存器、串行接口、时钟产生电路,此外ADS1240还有一个4路多路选通器,结构图如图3所示。

图3　ADS1240内部结构图

　　ADS1240各个组成部分的功能如下:

　　(1)输入多路选通器