热敏电阻结合高分辨∑△A/D变换器测量温度

　　温度是工业、消费类和计算机应用中最普遍测量的变量之一，而热敏电阻是监控这种物理条件主要手段之一。但必须在数字或模拟范围线性化热敏电阻输出以获得精确测量。也必须为热敏电阻本身自热效应选择激励源和补偿。过热所引起的误差导致器件电阻变化，使误差进入测量系统。

　　在测量温度的大多数应用中，必须把测量值从模拟变为数字形式。采用高精度∑△变换器可大大减少变换所需的大量信号调理元件，这是一种高精度、低成本系统实现方案。

　　测温用热敏电阻

　　热敏电阻是用半导体材料制作的电路元件，它们有高负温度系数(NTC)或高正温度系数(PTC)特性。一个NTC热敏电阻相当于一个电阻器，温度系数范围为 -3%～-5%/℃。热敏电阻器，绝对值输出在其工作温度范围的变化为万分之一。高灵敏度使热敏电阻电路能检测温度的瞬间变化，而热耦或RTD不可能做到。NTC热敏电阻最适合 精密温度测量，PTC热敏电阻更适合开关应用。

　　在很多应用中，热敏电阻显示出高稳定性、精密、小尺寸、灵活性和价廉的特点。它们也具有快速响应时间，属于最灵敏温度传感器之列。工程师、科学家和技术为员把热敏电阻用于通信、仪器、汽车、医学、航空、航天以及消费类等应用。

　　热敏电阻温度曲线可用Steinhart-Hart方程近似表示：

　　1/T=A+B(lnR)+C(lnR)3

　　式中T：温度(k)

　　R：热敏电阻阻值(Ω)

　　A、B、C：曲线拟合常数

　　选择数据曲线的3个数据点解3个联立方程就可求出A、B、C。所选数据点间距不超过热敏电阻温度范围标定中点100℃时，方程近似±0.02℃曲线拟合。

　　高分辨率数据采集

　　在数据采含有应用中，需要高分辨率A/D变换器把测量电路所含热敏电阻产生的信号进行数字化。Analog Devices公司的AD7711(见图1)是一款信号调理A/D变换器，特别适合采用热敏电阻测温应用。

　　这种集成解决方案提供片上电源和电压基准，可用一个恒流源或一个比值电压激励热敏电阻。AD7711也包含可编程增益放大器，提供 1～128增益，使前端信号范围达20mV～2.5V(单极)和±20mV～±2.5V(双极)。AD7711在∑△调制器中采用多样方法实现数字化所需要的增益，避免了与分立信号调理电路有关的噪声和失调问题。

　　模拟输入是差分输入，共模抑制大于90dB(达几kHz)。这种输入可排除来自测量大的DC电压。基准输入也是差分形式，使在前端比值工作。

　　片上∑△处理提供高笥能滤波。片上滤波主要好处是：可从输入信号排除主频分量和传感器激励频率，在应用中必须去掉这些频率。