ad590測(cè)溫電路

ad590測(cè)溫電路,AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：
1、流過器件的電流（ mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開
爾文）度數(shù)，即：
=1
T
IT mA/K
式中： T I —流過器件（AD590）的電流，單位為mA；
T—熱力學(xué)溫度，單位為K。
2、AD590 的測(cè)溫范圍為-55℃～+150℃。
3、AD590 的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V
范圍變化，電流T I 變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590 可以承
受44V 正向電壓和20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。
4、輸出電阻為710MW。1 AD590的功能及特性
　　AD590是電流型溫度傳感器，通過對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密溫度測(cè)量電路，其電路外形如圖1所示，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V＋；2腳為電流輸出端I₀；3腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號(hào)如圖2所示。

AD590的主特性參數(shù)如下：
工作電壓：4～30V；
工作溫度：－55～＋150℃；
保存溫度：－65～＋175℃；
正向電壓：＋44V；
反向電壓：－20V；
焊接溫度（10秒）：300℃；
靈敏度：1μA／K。
2 AD590的工作原理
　　在被測(cè)溫度一定時(shí)，AD590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和5～30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè)1kΩ的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有1mV／K的電壓信號(hào)。其基本電路如圖3所示。

　　圖3是利用ΔU_BE特性的集成PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；T3、T4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結(jié)電壓U_BE3和U_BE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上，所以R上端電壓為ΔU_BE。因此，電流I1為：
I₁＝ΔU_BE／R＝（KT／q）（lnn）／R
　　對(duì)于AD590，n＝8，這樣，電路的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比，將此電流引至負(fù)載電阻R_L上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1μA／K的I值。

AD590內(nèi)部的電路

　　圖4所示是AD590的內(nèi)部電路，圖中的T1～T4相當(dāng)于圖3中的T1、T2，而T9，T11相當(dāng)于圖3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供出廠前調(diào)整之用。T7、T8，T10為對(duì)稱的Wilson電路，用來(lái)提高阻抗。T5、T12和T10為啟動(dòng)電路，其中T5為恒定偏置二極管。
　　T6可用來(lái)防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對(duì)稱。R1，R2為發(fā)射極反饋電阻，可用于進(jìn)一步提高阻抗。T1～T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接方式。而C1和R4則可用來(lái)防止寄生振蕩。該電路的設(shè)計(jì)使得T9，T10，T11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)電路總電流I的1／3。T9和T11的發(fā)射結(jié)面積比為8：1，T10和T11的發(fā)射結(jié)面積相等。
　　T9和T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻R5和R6上，因此可以寫出：
ΔU_BE＝（R₆－2 R₅）I／3
　　R6上只有T9的發(fā)射極電流，而R5上除了來(lái)自T10的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自T11的發(fā)射極電流，所以R5上的壓降是R5的2／3。
　　根據(jù)上式不難看出，要想改變?chǔ)_BE，可以在調(diào)整R5后再調(diào)整R6，而增大R5的效果和減小R6是一樣的，其結(jié)果都會(huì)使ΔU_BE減小，不過，改變R5對(duì)ΔU_BE的影響更為顯著，因?yàn)樗懊娴南禂?shù)較大。實(shí)際上就是利用激光修正R5以進(jìn)行粗調(diào)，修正R6以實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)，最終使其在250℃之下使總電流I達(dá)到1μA／K。
3 數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)
　　AD590具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無(wú)需補(bǔ)償、熱容量小、抗干擾能力強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離測(cè)溫且使用方便等優(yōu)點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于各種冰箱、空調(diào)器、糧倉(cāng)、冰庫(kù)、工業(yè)儀器配套和各種溫度的測(cè)量和控制等領(lǐng)域。
　　下面給出用AD590構(gòu)成數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)過程。
3．1 測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)
　　在設(shè)計(jì)測(cè)溫電路時(shí)，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。由于AD590為電流輸出元件，它的溫度每升高1K，電流就增加1μA。當(dāng)AD590的電流通過一個(gè)10kΩ的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為10mV，即轉(zhuǎn)換成10mV／K，為了使此電阻精確（0．1％），可用一個(gè)9．6kΩ的電阻與一個(gè)1kΩ電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來(lái)獲得精確的10kΩ。圖5所示是一個(gè)電流／電壓和絕對(duì)／攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換電路，其中運(yùn)算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗。而運(yùn)放A2的作用是把絕對(duì)溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給A2的同相輸入端輸入一