AD590溫度傳感器測試方法的研究及應(yīng)用

【摘要】 AD590是一個帶雙終端的集成電路溫度傳感器，它產(chǎn)生一個與絕對溫度成比例的輸出電流。自身所特有優(yōu)良的性能特點，主要表現(xiàn)在：測量范圍寬，工作電壓在4～30V時都能獲得穩(wěn)定的輸出信號，其線性電流輸出為1μA/K；AD590以熱力學(xué)溫標(biāo)零點作為零輸出點，在25℃時的輸出電流為298.2μA；因為對芯片進行了激光微調(diào)修正，AD590具有良好的互換性，且校準(zhǔn)精度可達±0.5℃；使用時接口簡單，輸出阻抗高達10MΩ以上。

【關(guān)鍵詞】 AD590 溫度傳感器 測試

一、AD590 的電路原理

AD590利用硅晶體管的基本特性，用來實現(xiàn)溫度比例特性：如果兩個理想的晶體管工作在集電極電流密度的固定比例為r時，那樣基極-發(fā)射極電壓將是（kT/q）（In r）。而兩個K為波爾茲曼常數(shù)，q（電子電量）是常數(shù)，合成電壓直接正比于絕對溫度（PTAT）。

在AD590中，這個PTAT電壓被一個低溫度系數(shù)薄膜電阻轉(zhuǎn)變成PTAT電流。設(shè)備的總電流被變成這個PTAT電流的倍數(shù)。圖1是AD590的原理圖。在這幅圖中，Q8和Q11晶體管產(chǎn)生PTAT電壓。R5和R6將電壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。Q10的集電極電流跟蹤Q9和Q11的集電極電流，為電路的其它部分提供偏置和襯底的漏電流，使得總電流轉(zhuǎn)變成PTAT。晶片上的R5和R6經(jīng)過激光調(diào)值，用于設(shè)備在25℃的校準(zhǔn)。

二、AD590 的測試方法

對于AD590來說，校準(zhǔn)誤差是影響最大總誤差的一個重要因素。但是，因為它只是個誤差比例因子，也就很容易調(diào)節(jié)。圖2給出了達到此目的的最簡單的方法。為了調(diào)節(jié)此電路，AD590的溫度被前置溫度傳感器測量，R用于調(diào)節(jié)使得在那個溫度下VT=1mV/K。注意，當(dāng)誤差在一個溫度下被調(diào)節(jié)出來后，在整個溫度范圍內(nèi)它的結(jié)果都是零。在大多數(shù)應(yīng)用中都有個電流-到-電壓轉(zhuǎn)換電阻（或者，帶輸入電流 ADC，相關(guān)的），這個電阻可用于比例因子的調(diào)節(jié)。

三、AD590在溫度測量電路中的應(yīng)用

溫度傳感器AD590具有線性度好、抗干擾能力強、靈敏度高等特點，其線性電流輸出為1μA/K，即AD590的電流輸出和絕對溫度成正比。在實際應(yīng)用中需將其所測環(huán)境絕對溫度轉(zhuǎn)化成與攝氏溫度值成正比的電壓值，電路設(shè)計并不復(fù)雜，但其中細節(jié)設(shè)計影響整個電路的精度。

具體工作原理如圖3所示溫度傳感器選用的是AD590MH級的芯片，其在- 55～150℃范圍內(nèi)的非線性誤差在±0.3。供電采用+15V輸入到1腳，2腳輸出接到運放OP07的反向輸入端。為了AD590微安級的小信號輸出的干擾，采用了高精度電壓基準(zhǔn)AD688提供精確的+10V電壓，通過調(diào)整電阻Rt的大小來控制AD590的輸出電流值。Rf為運放的反饋電阻，用來調(diào)整OP07的放大倍數(shù)，從而控制運放的輸出電壓值的大小。

四、結(jié)束語

在產(chǎn)品應(yīng)用方面與傳統(tǒng)的電子溫度傳感器一樣AD590能被用于低于150℃的任何溫度。不帶支持電路，集成電路的低消耗，以及不帶輸入電路，使這個AD590在很多溫度測試條件下成為一個吸引人的選擇。在使用時AD590不需要線性電路，精確的電壓放大器，電阻測試電路，以及冷接觸補償，因此能夠廣泛的應(yīng)用于科研和工業(yè)領(lǐng)域中。

參 考 文 獻

[1]何希才. 傳感器及其應(yīng)用電路. 電子工業(yè)出版社.

[2]丁鎮(zhèn)生. 傳感器及傳感技術(shù)應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社.

[3]王家楨， 王俊杰. 傳感器與變送器. 清華大學(xué)出版社.

[4]周成鋼等. AD590 集成電路溫度傳感器特性測量與應(yīng)用. 大學(xué)物理實驗， 1998.