在本系列的前面部分，我们研究了单片热电偶信号调节器的运行原理。为了进一步讨论，本文探讨了热电偶应用的其他几种选择，即AD594/AD595、MAX6675和ADS1220。上一篇文章的一些基本概念也适用于此处讨论的热电偶调节器。例如，所有这些信号调节器都应放置在热电偶的冷端附近。但是，某些功能可能是特定于设备的。

为简洁起见，我们将尝试主要关注这些设备中的每一个的关键特性。

   热电偶信号调理器示例 1—AD594/AD595

    AD594/AD595 是一款完整的热电偶信号调节器，在单个封装中集成了放大器和冷端补偿器。图 1 显示了该器件的功能框图和基本的单电源连接。

图 1.  AD594/AD595 框图。图片由Analog Devices提供

    该电路的一个基本部分是由右侧差分放大器（具有增益 G）、主放大器 (+A) 以及引脚 8 和 5 之间的内部电阻器创建的反馈环路。左侧差分对放大热电偶电压并将其应用于反馈回路中的求和节点。“冰点补偿”块产生冷端补偿 (CJC) 电压，并通过右侧的差分对将其添加到热电偶回路中。

您可以在AD594/AD595 数据表中找到有关此电路工作原理的详细信息。无需深入了解这些细节，终结果是该器件设计为直接连接到热电偶，执行冷端补偿和放大，并产生 10 mV/°C 的输出。例如，将 J 型热电偶连接到 AD594，当热结点温度为 50 °C 时，输出约为 500 mV。

   请注意，AD594 和 AD595 通过激光晶圆修整进行了预校准，以分别匹配 J 型和 K 型热电偶的特性曲线。

   在 AD594/AD595 中测量负温度

   在之前的文章中，我们讨论了 AD849x也是一种热电偶信号调节器，即使在由单轨电源供电时也可以测量负温度。与 AD849x 不同，AD594/AD595 需要双轨电源来测量低于 0 °C 的温度。 

   AD594/AD595 增益校准

   AD594/AD595 的一个有趣特性是内部电路的某些重要节点在封装引脚处可用。例如，引脚 8 连接到器件的内部反馈路径。此外，施加到右侧差分放大器的 CJC 电压可在引脚 3 和 5 上使用。在封装引脚上提供这些节点使我们能够拥有更灵活的信号调节器，可以根据应用进行调整要求。

   考虑到这一点，让我们看看如何在实践中使用对反馈电阻的访问。如图 1 所示，在正常工作条件下，引脚 9 和 8 连接在一起。这将放大器输出连接到设置设备增益的内部反馈电阻器。内部反馈网络经过工厂校准，可产生 10 mV/°C 的输出。然而，为了调整增益，我们可以在引脚 9 和 5 之间放置一个额外的电阻。这个外部电阻将与内部反馈电阻并联，从而可以调整放大器增益。我们甚至可以通过移除引脚 9 和 8 之间的连接，用外部电阻替换内部电阻。

    图 2 说明了通过调节反馈电阻进行增益校准。

图 2.显示通过调整反馈电阻进行增益校准的图表。图片由Analog Devices提供

    上图显示了如何使用 AD594/AD595 产生与华氏温度 (10 mV/°F) 温度成正比的输出。接下来，让我们考虑以下用于温标转换的等式：

学位_ _ _ _ _ _华氏度= 9 5 _ _ _ _ _ _ _ _ _(学位_ _ _ _ _ _摄氏度) + 32 _ _ _ _ _ _<font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">丁</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;"><a href="https://www.dzsc.com" target="_blank">电子</a></font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">G</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">r</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">电子</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">电子</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">秒</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">F</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">A</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">H</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">r</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">电子</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">n</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">H</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">电子</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">我</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">吨</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">=</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;"><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">9</font></font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;"><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">5个</font></font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">(</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">丁</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">电子</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">G</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">r</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">电子</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">电子</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">秒</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">C</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">电子</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">升</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">秒</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">我</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">你</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">秒</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">)</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">+</font><font style="box-sizing: inherit; border: 0px solid rgb(226, 232, 240); vertical-align: inherit;">32</font>

$\frac{9}{5}$

$10\times \frac{9}{5}=18米V/°C$

   上图通过在引脚 9 和 8 之间放置一个微调电位器来实现这一点。对于 J 型热电偶，室温灵敏度为 51.7 μV/°C。因此，AD594 的终增益可计算为：

$$Gai{n}_{New}=\frac{18mV/°C}{51.7\mu V/°C}=348.16$$

     如本应用笔记中所述，我们可以将交流信号 V Test应用于引脚 1 和 14，然后调整 R Gain直到我们在输出端获得 V Test ? Gain New 。

  AD594/AD595 失调校准

    也可以向 AD594/AD595 的输出添加偏移。图 3 显示了执行偏移校准的一种方法。

图 3. 显示执行偏移校准的一种方法的图表。图片由Analog Devices提供

   这在修整设备的剩余校准误差时特别有用。AD594/AD595 是经过修整的激光晶圆，可实现 1°C 或 3°C 的校准误差，具体取决于器件性能等级。对于要求苛刻的应用程序，可以使用上图来消除此残留误差。15 MΩ 电阻略微增加了右侧差分放大器反相输入的电位。这迫使电路具有大约 -3 °C 的负偏移。然后通过连接到差分放大器同相输入的电阻网络校准“强制”负偏移。该校准方案确保可以使用单个单向微调来消除误差。您可以在图 2 中看到偏移校准的另一个示例。

   其他热电偶类型的温度调节

   除了调整增益和偏移之外，还可以调整内部冷端补偿器的温度系数。这使我们能够将 AD594/AD595 与其他类型的热电偶一起使用。例如，数据表解释了如何重新校准针对 J 型热电偶进行工厂校准的 AD594 以调节 E 型热电偶。 

   热电偶信号调节器示例 2—MAX6675

     热电偶信号调理的另一种选择是 MAX6675，其功能框图如下所示。

图 4.  MAX6675 框图。图片由Maxim Integrated  (Analog Devices)提供

    MAX6675 将 12 位ADC（模数转换器）和冷端补偿器集成到单个封装中。它可以直接连接到 K 型热电偶，如图 5 所示。

图 5. 示例应用电路图。图片由Maxim Integrated  (Analog Devices)提供

该器件可以测量从 0 °C 到 1024 °C 的各种热结温度（请注意，它不能测量负温度）。MAX6675的冷端温度或工作温度应在-20°C至+85°C范围内。

如图 4 所示，CJC 信号和热电偶输出均由 ADC 数字化。器件使用此信息执行 CJC 并读出结果（即温度测量为 SO 引脚上的 12 位值）。全零序列对应 0 °C，而全一序列表示热电偶处于 +1023.75 °C。

   热电偶信号调节器示例 3—ADS1220

    作为第三个热电偶调节器选项，我想提一下，除了使用带有集成冷端补偿器的设备，您还可以使用包含内部精密温度传感器的 ADC。 图 6 显示了使用ADS1220的示例图。

图 6.  ADS1220 的框图。图片由德州仪器提供

ADS1220 是一款带有高精度温度传感器的 24 位 ADC，可用于测量器件温度以实现 CJC 目的。ADS1220不能自动进行冷端补偿；但是，它可以在 ADC 之后的处理器中完成。如果无法使用内部温度传感器，例如，由于其精度有限或因为我们不能将 ADC 放置在冷端附近，我们可以使用 RTD或热敏电阻来测量冷端温度。然而，这将消耗来自 ADC 的额外输入通道。