由AD590組成的測(cè)溫電路

1、Harbin Institute of Technology模電課程大作業(yè)（一）設(shè)計(jì)題目： 由AD590組成的測(cè)溫電路 院 系： 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 201 由AD590組成的測(cè)溫電路摘要：A D590是AD公司利用P N結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。由于該器件具有良好的線性特性和互換性，因此測(cè)量精度高并具有消除電源波動(dòng)的特性。本文根據(jù)電流電壓轉(zhuǎn)換原理采用AD590設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的溫度測(cè)量電路。關(guān)鍵詞：集成溫度傳感器AD590 溫度測(cè)量 電流電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)要求1. 任 務(wù)：利用AD590設(shè)計(jì)一個(gè)溫度測(cè)量電路。2.設(shè)計(jì)要求: （1）.測(cè)量溫度范

2、圍內(nèi)0-30,輸出電壓上限5V,請(qǐng)完成設(shè)計(jì)。 （2）.電阻用標(biāo)準(zhǔn)值。 （3）.所選運(yùn)放型號(hào),管腳圖。 （4）.AD590管腳圖。 （5）.對(duì)部分或全部電路仿真。一基本原理及電路參數(shù)選擇1. AD590簡介 集成溫度傳感器AD590是一種電流型二端元件，有“+”“-”兩個(gè)有效引腳，給這兩個(gè)引腳提供電壓后，其通過的電流與AD590的溫度成正比，AD590管腳圖和封裝圖如圖1所示，最后一個(gè)引腳為傳感器外殼，可懸空或者接地（起屏蔽作用）。 圖1 AD590管腳圖及封裝圖2.AD590基本參數(shù) ( 1 ) 測(cè)溫范圍- 55+l50； ( 2 ) 線性電流輸出lA K； ( 3 ) 線性度好，滿刻度范圍為

3、0 .3； （ 4 ) 電源電壓范圍4 30 V，當(dāng)電源電壓在5 10V之間，電壓穩(wěn)定度為l 時(shí)，所產(chǎn)生的誤差只有0.01； ( 5 ) 電阻采用激光修刻工藝，使在+ 25 ( 298.2K) 時(shí)，器件輸出298.2A： ( 6 ) 功率損耗低。由參數(shù)知，AD590具有良好的互換性和線差，有消除電源波動(dòng)的特性，其輸出阻抗達(dá)10M，電流I與溫度成線性關(guān)系，溫度每增加1，電流I隨之增加1A。在制造時(shí)按照熱力學(xué)溫度標(biāo)定，即在0時(shí)，AD590的電流為I=273A。電流I(A)與溫度t（）的關(guān)系可用函數(shù)（數(shù)值關(guān)系）表示為 I=273+t3. 電路設(shè)計(jì)參數(shù)選擇 由電流-電壓轉(zhuǎn)換電路原理初步得出圖2方框中的

4、測(cè)溫電路，電路其他部分以及電路元件參數(shù)分析如下。 圖2 溫度測(cè)量原理圖 為了將AD590輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，應(yīng)與AD590串聯(lián)10K的電阻，則在0時(shí)電阻上的壓降為2.73V，溫度每增加1，電阻上的壓降增加10mV.為了使溫度為0時(shí)輸出電壓為0V，應(yīng)加入偏移量，來抵消此時(shí)AD590輸出。 如圖2所示，I1用以抵消273A的偏移量，運(yùn)算放大器A1的反相輸入端虛地，其輸出為 UO1=IfR4=(I-I1)R4 為了使得運(yùn)算放大器A1的輸出與攝氏溫度成正比，選擇R4=10K，即溫度每增加1，UO1增加10mV。穩(wěn)壓二極管DZ的穩(wěn)定電壓UZ為5.1V，R1為VS1的限流電阻，應(yīng)保證IZ遠(yuǎn)大于I

5、1，可選擇R1=2K.同樣由于放大器A1的反相輸入端虛地，有 I1=273A所以R2+RP1 18.68K ,可選擇R2=10K,Rf1選用10K電位器。 為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，及電壓變化范圍，在圖2基礎(chǔ)上加入第二級(jí)同相比例運(yùn)算電路，使溫度電壓轉(zhuǎn)換當(dāng)量為100mV/,即使第二級(jí)放大倍數(shù)為10.4.運(yùn)算放大器 本設(shè)計(jì)采用通用集成運(yùn)放741，其引腳排列及引腳功能如圖3所示。引腳2為運(yùn)放反相輸入端，引腳3為同相輸入端，引腳6為輸出端，引腳7為正電源端，引腳4為負(fù)電源端。引腳1和5為輸出調(diào)零端，8引腳為空腳 圖3 741運(yùn)放管腳圖二電路設(shè)計(jì)及部分仿真 1. 由2參數(shù)分析結(jié)論設(shè)計(jì)電路如圖4,由于Multis

6、im12中沒有AD590元件，因此僅對(duì)沒有AD590接入情況下的部分電路進(jìn)行仿真。 圖4 溫度測(cè)量電路圖 2. 圖4中XMM2讀數(shù)即為偏移量I1，XMM1讀數(shù)即為輸出UO1，XMM3讀數(shù)即為第二級(jí)運(yùn)放輸出UO，未接入AD590時(shí)其讀數(shù)分別為 3. 根據(jù)理論分析可得，當(dāng)接入AD590時(shí)，由 UO1=IfRf1=(I-I1)Rf1 UO=10UO1則電路輸出電壓UO1與AD590提供的電流變化量成正比。只需合理選擇Rf1，R8的阻值，即可使輸出電壓在數(shù)值上與攝氏溫度保持比例關(guān)系。三設(shè)計(jì)總結(jié)用該電路測(cè)量溫度時(shí)，輸出電壓與溫度數(shù)值上關(guān)系為 T()=10UO（V）溫度為0時(shí)，輸出電壓UO1=0V，溫度每增加1，輸出電壓增100mV，當(dāng)溫度達(dá)到30時(shí)，輸出電壓為3V，滿足輸出上限為5V的要求，且電路所用電阻也為