基于精密模拟微控制器的温度监控解决方案

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  • 电路功能与优势

      该电路提供一种简单的高度集成温度.解决方案,它可以与4 mA至20 mA主机控制器接口。由于绝大部分电路功能都集成在精密模拟微控制器 ADuC7060/ ADuC7061 中,包括双通道24位Σ-Δ型ADC、ARM7处理器内核以及用于控制4 mA至20 mA反馈电路的DAC/PWM特性,因此本电路是一种成本非常低的温度监控解决方案。

      ADuC7060/ADuC7061内集成的ADC和其它模拟电路性能优于其它集成模拟电路的微控制器竞争产品。与使用分立ADC和单独微控制器的解决方案相比,本电路堪称性价比最高、功耗最低、电路板面积最小的解决方案。高度集成和低功耗特性,使ADuC7060/ADuC7061能够直接采用4 mA至20 mA应用中的环路电源供电。如果ARM7内核在640 kHz下工作,主ADC有效并测量外部RTD温度传感器,PWM控制4 mA至20 mA反馈电路,则整个电路的功耗典型值为3.15 mA。有关功耗的详细信息参见电路描述部分。

      

    温度监控电路原理图 www.163.com


     

      图1. ADuC7061控制4 mA至20 mA环路温度监控电路(原理示意图,未显示去耦和所有连接)

      在温度测量的间隙,可以关断ADC和RTD激励电流源,以进一步降低功耗。

      100 Ω Pt RTD为Enercorp #PCS11503.1。完整电路的精度高于±1°C。此RTD的温度范围为?50°C至+130°C。它采用1206尺寸的SMD封装,温度系数为0.385 Ω/°C。

      ADuC7060/ADuC7061内部主ADC的峰峰值无噪声码分辨率大于18位。基于PWM的DAC输出提供12位有效分辨率。整个电路的性能将在电路描述部分讨论。

      ADuC7061采用5 mm × 5 mm 32-LFCSP小型封装,因此整个电路可以放在极小的PCB上,从而进一步降低成本。

      电路描述

      本电路由线性调节器 ADP1720 (可调版本)供电,它将环路电源调节至2.5 V,用于ADuC7060/ADuC7061、运算放大器 OP193和可选的基准电压源 ADR280 。

      4 mA-20 mA反馈电路主要由ADuC7060的片内16位PWM(脉冲宽度调制器)控制。PWM的占空比通过软件配置,以控制47.5 ΩRLOOP电阻上的电压,进而设置环路电流。请注意,RLOOP上方连接到ADuC7060接地,RLOOP下方连接到环路接地。因此,ADuC7060/ADuC7061、ADP1720、ADR280和OP193所引起的电流,以及滤波PWM输出所设置的电流,均流经RLOOP。

      VREF由1.2 V精密基准电压源ADR280提供。或者,也可以配置ADuC7060/ADuC7061的片内DAC来提供1.2 V基准电压,但使能内部DAC会导致额外的功耗。

      R1与R2接点电压可以表示为:

      

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