AD590集成温度传感器测温电路.doc

AD590测温电路作者：admin来源：本站原创发布时间：2008-3-13 21:26:13收 藏 评 论AD590测温电路,AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（ mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数2、AD590 的测温范围为-55+150。3、AD590 的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流T I变化1mA，相当于温度变化1K。AD590 可以承受44V 正向电压和20V 反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出电阻为710M。AD590的功能及特性AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图1所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如图2所示。 AD590的主特性参数如下： 工作电压：430V； 工作温度：55150； 保存温度：65175； 正向电压：44V； 反向电压：20V； 焊接温度（10秒）：300； 灵敏度：1AK。2 AD590的工作原理在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和530V的直流电源相连，并在输出端串接一个1k的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mVK的电压信号。其基本电路如图3所示。图3是利用UBE特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等；T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n倍。T3和T4的发射结电压UBE3和UBE4经反极性串联后加在电阻R上，所以R上端电压为UBE。因此，电流I1为： I1UBER（KTq）（lnn）R对于AD590，n8，这样，电路的总电流将与热力学温度T成正比，将此电流引至负载电阻RL上便可得到与T成正比的输出电压。由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。图3中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1AK的I值。 AD590内部的电路图4所示是AD590的内部电路，图中的T1T4相当于图3中的T1、T2，而T9，T11相当于图3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。T7、T8，T10为对称的Wilson电路，用来提高阻抗。T5、T12和T10为启动电路，其中T5为恒定偏置二极管。T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1，R2为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1T4是为热效应而设计的连接方式。而C1和R4则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9，T10，T11三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流I的13。T9和T11的发射结面积比为8：1，T10和T11的发射结面积相等。T9和T11的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5和R6上，因此可以写出：UBE（R62 R5）I3R6上只有T9的发射极电流，而R5上除了来自T10的发射极电流外，还有来自T11的发射极电流，所以R5上的压降是R5的23。根据上式不难看出，要想改变UBE，可以在调整R5后再调整R6，而增大R5的效果和减小R6是一样的，其结果都会使UBE减小，不过，改变R5对UBE的影响更为显著，因为它前面的系数较大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在250之下使总电流I达到1AK。3 数字显示温度计的设计AD590具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点。可广泛应用于各种冰箱、空调器、粮仓、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域。下面给出用AD590构成数字显示温度计的设计过程。31 测温电路的设计在设计测温电路时，首先应将电流转换成电压。由于AD590为电流输出元件，它的温度每升高1K，电流就增加1A。当AD590的电流通过一个10k的电阻时，这个电阻上的压降为10mV，即转换成10mVK，为了使此电阻精确（01），可用一个96k的电阻与一个1k电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的10k。图5所示是一个电流电压和绝对摄氏温标的转换电路，其中运算放大器A1被接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗。而运放A2的作用是把绝对温标转换成摄氏温标，给A2的同相输入端输入一个恒定的电压（如1235V），然后将此电压放大到273V。这样，A1与A2输出端之间的电压即为转换成的摄氏温标。将AD590放入0的冰水混合溶液中，A1同相输入端的电压应为273V，同样使A2的输出电压也为273V，因此A1与A2两输出端之间的电压：2732730V即对应于0。32 AD转换和显示电路的设计设计AD转换和显示电路具有两种方案。分述如下： （1）用AD转换器MC14433实现首先将AD590的输出电流转换成电压，由于此信号为模拟信号，因此，要进行数码显示，还需将此信号转换成数字信号。采用MC14433的转换电路如图6所示。此电路的作用是通过AD转换器MC14433将模拟信号转换成数字信号，以控制显示电路。其中MC14511为译码锁存驱动电路，它的输入为BCD码，输出为七段译码。LED数码显示由MC14433的位选信号DS1DS4通过达林顿阵列MC1413来驱动，并由MC14433的DS1、Q2端来控制“”、“”温度的显示。当DS11，Q21时，显示为正；Q20时，显示为负。图6 A/D转换和数码显示电路框图 （2）用ICL7106来实现采用ICL7106的AD转换及LCD显示电路框图如图7所示。其中，ICL7106是3位半显示的AD转换电路，它内含液晶显示驱动电路，可用