電路功能與優(yōu)勢(shì)
本電路顯示如何在精密熱電偶溫度監(jiān)控應(yīng)用中使用精 密模擬微控制器ADuCM360/ADuCM361。ADuCM360/ADuCM361集成雙通道24位-型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、雙通道可編程電流源、12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、1.2 V內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源、ARM Cortex-M3內(nèi)核、126 kB閃存、8 kB SRAM以及各種數(shù)字外設(shè)，例如UART、定時(shí)器、SPI和I2C接口等。
在本電路中，ADuCM360/ADuCM361連接到一個(gè)熱電偶和一個(gè)100 鉑電阻溫度檢測(cè)器（RTD）。RTD用于執(zhí)行冷結(jié)補(bǔ)償。
在源代碼中，ADC采樣速率選擇4 Hz。當(dāng)ADC輸入可編程增益放大器（PGA）的增益配置為32時(shí)，ADuCM360/ADuCM361的無(wú)噪聲代碼分辨率大于18位。
圖1. ADuCM360/ADuCM361用作溫度監(jiān)控控制器與熱電偶接口（原理示意圖，未顯示所有連接）
電路描述
本應(yīng)用中用到ADuCM360/ADuCM361的下列特性：
- 在軟件中，為熱電偶和RTD配置了32倍PGA增益的24位∑-△型ADC。ADC1在熱電偶信號(hào)采樣與RTD電壓信號(hào)采樣之間連續(xù)切換。
- 可編程激勵(lì)電流源，用來(lái)驅(qū)動(dòng)受控電流流經(jīng)RTD。雙通道電流源可在0A至2mA范圍內(nèi)配置。本例使用200A設(shè)置，以便將RTD自熱效應(yīng)引起的誤差降至最小。
- ADuCM360/ADuCM361中的ADC內(nèi)置1.2V基準(zhǔn)電壓源。它的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源精度高，適合測(cè)量熱電偶電壓。
- ADuCM360/ADuCM361中的ADC內(nèi)置外部電壓基準(zhǔn)電壓源。它可測(cè)量RTD電阻；采用比率式設(shè)置，將一個(gè)外部基準(zhǔn)電阻（RREF）連接在外部VREF+和VREF引腳上。
- 偏置電壓發(fā)生器（VBIAS）。VBIAS用于將熱電偶共模電壓設(shè)置為AVDD/2。
- ARMCortex-M3內(nèi)核。功能強(qiáng)大的32位ARM內(nèi)核集成了126kB閃存和8kBSRAM存儲(chǔ)器，用來(lái)運(yùn)行用戶代碼，可配置并控制ADC，通過(guò)RTD處理ADC轉(zhuǎn)換，以及控制UART/USB接口的通信。
- UART用作與PC主機(jī)的通信接口。
- 兩個(gè)外部開(kāi)關(guān)用來(lái)強(qiáng)制該器件進(jìn)入閃存引導(dǎo)模式。使SD處于低電平，同時(shí)切換RESET按鈕，ADuCM360/ADuCM361便進(jìn)入引導(dǎo)模式，而不是正常的用戶模式。在引導(dǎo)模式下，通過(guò)UART接口可以對(duì)內(nèi)部閃存重新編程。
熱電偶和RTD產(chǎn)生的信號(hào)均非常小，因此需要使用PGA來(lái)放大這些信號(hào)。
本應(yīng)用使用的熱電偶為T(mén)（銅-康銅）型，其溫度范圍為−200°C至+350°C。靈敏度約為40V/°C，這意味著ADC在雙極性模式和32倍PGA增益設(shè)置下可以覆蓋熱電偶的整個(gè)溫度范圍。
RTD用于執(zhí)行冷結(jié)補(bǔ)償。本電路使用鉑100ΩRTD，型號(hào)為Enercorp PCS 1.1503.1。它采用0805表貼封裝。溫度變化率為0.385Ω/°C。
注意，基準(zhǔn)電阻RREF應(yīng)為精密5.6kΩ （±0.1%）電阻。
ADuCM360/ADuCM361的USB接口通過(guò)FT232R UART轉(zhuǎn)USB收發(fā)器實(shí)現(xiàn)，它將USB信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為UART。
除圖1所示的去耦外，USB電纜本身還須采用鐵氧體磁珠來(lái)增強(qiáng)EMI/RFI保護(hù)功能。本電路所用鐵氧體磁珠為T(mén)aiyo Yuden #BK2125HS102-T，它在100 MHz時(shí)的阻抗為1000Ω。
本電路必須構(gòu)建在具有較大面積接地層的多層印刷電路板（PCB）上。為實(shí)現(xiàn)最佳性能，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)牟季?、接地和去耦技術(shù)。
評(píng)估該電路所用的PCB如圖2所示。
圖2. 本電路所用的EVAL-ADuCM360TCZ板
