高性能可编程模数转换器及其在测温系统中的应用

　　1　引　　言

　　在各类单片机测控系统中,单片机只能处理数字信号,因此输入的模拟信号必须经A/D转换后才能输入到单片机系统。然而在一些精度要求比较高的测控系统中,必须采用24位的A/D转换器才能满足实际应用的要求。本文中详细的介绍了一种24位可编程A/D转换器AD7731,并将其应用于测温系统,结果表明系统的测量分辨率达到了0.001℃,在0~200℃常用测温范围内的误差小于0.055%。

　　2　AD7731模数转换过程

　　图1为AD7731 A/D转换流程图,首先将模拟信号进行第一次斩波,并进入缓冲区,然后进入含有可编程放大器的Σ-Δ转换器调制成数字信号,之后经过SINC3滤波器,对信号进行第一次滤波和第二次斩波,斩波后的信号可以选择222Tap型滤波器或FASTSTEPTM型滤波器进行第二次滤波,最后输出数字信号。

　　3　AD7731在测温系统中的应用

　　3.1　铂电阻的非线性

　　铂热电阻在0~800℃范围内随温度变化的阻值公式为:

　　显然,温度越高铂电阻的非线性越严重,因此必须对铂电阻的非线性进行优化,本系统中采用最小二乘拟合法对其进行非线性优化。

　　3.2　测温系统的优化方案

　　由于AD7731的非线性度小于0.0015%,并内置有前端可编程放大器PGA,因此将其应用于测温电路中以提高系统的测量温度,图2为测温系统的测温电桥电路图。

　　由图可知UO与RT的关系表达式为:

　　在0~210℃范围内进行测试,测试的结果如表1所示。

　　根据各项指标的要求,拟合多项式的形式选为:

　　3.3　温度数据测试结果

　　4　结　　论

　　24位Σ-ΔA/D转换器AD7731广泛的应用于应变测量、温度测量及工业过程控制领域,在本文的测温系统中采用AD7731可编程转换器使测温电路结构简单、性能优越,测试结果精度较高,而且从测试结果可以看出AD7731能很好的接收来自于传感器的微弱的电压信号,系统充分的发挥了可编程模/数转换器AD7731的性能。

　　参考文献

　　[1]　Analog Devices Inc.AD7731 Datasheets.http://products.analog.com,2004.

　　[2]　王俊杰,张伟.最小二乘法在铂热电阻测温中的应用[J].仪表技术与传感器,1999(5) 35237.

　　[3]　金一庆,陈越.数值方法[M].北京:中国机械出版社,2003(7).