二极管用作远程传感器时如何保持精度

本应用笔记讨论了通过Microchip的远程温度检测器件将二极管用作远程传感器时如何保持精度的一些方法。本文档中列出了可用作外部传感器的二极管特性列表。它还提供了有关PCB布局的建议，可以帮助最大程度地减少由电子鼻或走线电阻引起的误差。

热二极管温度测量

二极管的温度测量基于二极管在两种不同电流下工作时正向偏置电压（∆VBE）的变化。

图1给出了温度测量电路的功能框图。该传感器采用了开关电容器技术，该技术可在两个偏置电流下采样温度二极管的电压并保持电压差。

开关电容采样保持电路的输出与一个单比特Δ-Σ模数（ADC）转换器相连。ADC以100 kHz的采样频率运行。ADC输出经过数字滤波，对2048个样本求平均值，并产生11位输出。

这种架构的优势在于出色的线性度和固有的抗扰性。线性直接归因于ADC中的比较器，抗扰性归因于数字平均滤波器。

图1热敏二极管温度测量电路

保持精度

物理因素

当两个不同的电流通过结时，通过测量二极管的正向偏置电压的变化来执行温度测量。电路板本身会影响准确测量这些微小电压变化的能力。例如，过多的串联电阻会导致测量误差。

布局

设计印刷电路板时，请遵循以下准则：

• 将两条远程二极管走线布线在同一层上。尽量减少使用过孔和更改层。 
• 对于不使用反并联二极管的单二极管走线，DP线比DN线对噪声更敏感。对于长期运行，建议在DP的外部布线DP线。
• 在二极管走线正下方的层上放置一个接地层。
• 保持二极管走线短。仔细布局，可以将二极管走线布线20-30厘米（8-12英寸）。但是，更长的走线会吸收更多的噪音。
• 保持二极管走线平行，并且两条走线的长度在7.6毫米（300密耳）内相同。
• 使用的二极管走线宽度为0.127-0.254mm（5-10 mil），走线之间的距离为0.127-0.254 mm。
• 对于没有噪声的非PC环境，请在0.127-0.254 mm（5-10 mil）间距的差分二极管走线对的两侧放置一个0.127-0.254 mm宽的接地保护走线。保护走线应至少每6.35毫米（250密耳）连接至接地层。
• 如果保护走线不适用于PCB（在PC环境中通常是这种情况），则将二极管走线与任何其他信号走线分开至少0.5毫米（20密耳）。
• 使二极管走线远离高频噪声源，例如电源滤波或高速数字信号。
• 当二极管走线必须与高速数字信号交叉时，使它们以90度角交叉。
• 避免将铜连接到焊料上，这可能会引入热电偶效应。

编辑:hfy