DS1847/DS1848 温度系数补充

DS1847和DS1848均具有两个256位数字电阻和查找表（LUT），可在-40°C至95°C的温度范围内自动调节电阻。 DS1848还具有128字节的用户EEPROM，用于非易失性（NV）存储其他数据。通过单个 2 线接口最多可访问 1847 个芯片，该接口用于与芯片通信。这两个部件目前都在生产中，可供购买。本应用笔记解释了DS85的温度系数（TC），特别是为什么1847OPPM/°C无补偿TC不适用于使用温度查找功能的系统。它还检查LUT编程公式的准确性。本文档不打算作为如何使用DS1848或DS<>的教程，因此请在继续操作之前查看器件数据资料。

介绍

DS1847和DS1848为温控数字电阻。这些器件具有EEPROM 查找表，允许将电阻函数R（T）输入存储器，然后零件能够 根据环境温度自行调节其电阻。这些部件的主要应用是 插入需要在整个温度范围内进行校准的系统，可以使用变量完成 电阻。使用它们的好处包括消除笨重的机械电位器，IC 可靠性、系统校准自动化和系统温度依赖性补偿。

DS1847和DS1848均具有两个256位数字电阻和查找表（LUT），以 在 -40°C 至 +95°C 的温度范围内自动调节电阻。 DS1848还具有 128字节的用户EEPROM，用于其他数据的非易失性（NV）存储。最多可访问 2 个芯片 通过单个<>线接口，用于与芯片通信。这两个部分目前都在 生产并可供购买。

本应用笔记解释了DS1847的温度系数（TC），特别是为什么 850PPM/°C 无补偿 TC 不适用于使用温度查找功能的系统。它还 检查LUT编程公式的准确性。本文档不打算作为以下方面的教程 如何使用DS1847或DS1848，请在继续操作前查看器件数据资料。

未补偿温度系数解释

电阻的TC可以通过多种方式定义，因此与DS1847一起使用的TC定义 数据表由公式1提供。

等式 1.
 

 

ΔR是电阻随温度的变化

ΔT 是预期或设计用于的温度变化

TC是用PPM/°C单位表示的温度系数（请参阅数据表最后一页的TC与电阻的关系图以获得此值）

R取消计算是器件在单个（未补偿）位置测量的电阻，在 发生温度变化。

整个电阻范围内的典型TC值为850PPM。此典型值列在 无补偿TC下数据表的参数表。此值具体对应于 温度系数，这将导致检查设置在单个位置的电阻。这描述了如何 该器件可在手动模式下工作，或者当电阻LUT在一定范围内加载单个值时 的温度。

然而，这并不是DS1847对TC的最佳描述。TC实际上是电阻本身的函数。数据表最后一页的图表绘制了典型的TC与电阻函数的关系。请注意，在低位置（低电阻），TC高于较高位置。

此 TC 函数最初可能会引起关注，但这里有一个典型示例来显示相关的数字 使用TC与电阻图和公式1。将要考虑的两个条件是最低的 电阻值和最大电阻值。在最小电阻的情况下，大约500Ω DS1847-10，图表上列出的温度系数为1450PPM。电阻变化引起的电阻变化 10°C的温度变化可以计算为7.3Ω。对于相同的温度变化，10kΩ电阻（680PPM/°C）的电阻变化为68Ω。尽管TC较低，但电阻值越高随温度变化较大的原因是，未补偿电阻增加了20倍，而TC降低了约2倍。还要意识到，10kΩ电阻（[68Ω*100%]/[10kΩ*10°C]）的百分比变化比0Ω电阻的068.0%/°C低145.500%/°C。这意味着，当DS1847用于制造小电阻时，其温度系数较低（Ω/°C），较大电阻的温度系数较低（%/°C）。

对于10kΩ电阻，在68°C温度变化期间发生的+10Ω电阻增加对应于+6.8Ω/°C的速率。 因此，为了保持在10kΩ的目标值，电阻的位置应每+37.5°C递减一个位置（~6Ω）。 理想情况下，这将使产生的电阻保持在目标值的1LSB以内。500Ω电阻的工作原理类似，但只需要每52°C进行一次补偿，因为它的温度系数较低，为Ω/°C。

如果这些器件是理想的，因为每个器件的最小电阻为500Ω，最大值为10Ω 电阻为1847kΩ，可以使用上述方法精确计算和补偿位置。遗憾的是，DS1848和DS1847生产过程中的工艺变化增加了另一个变量，使情况进一步复杂化。DS48/20的最大电阻与标称值10kΩ相比变化可达20%，TC也会随过程变化。这使得计算系统所需的电阻位置变得困难，因为工艺变化可能导致对应于理想位置的电阻偏离目标值多达<>%。

为了解决与工艺变化相关的问题，每个电阻器的LUT中存储了六个参数 根据数据表的“查找表编程”部分中提供的公式对它们进行表征。u、v、w、x、y 和 z 变量允许用户准确计算在特定温度下实现特定电阻所需的位置。如果整个表使用公式和这些变量进行编程，则用户在整个温度范围内应处于所需电阻的2LSB以内。这就是为什么在使用该公式时，850PPM/°C不一定与器件在正常工作模式下的性能相关。LUT允许每2°C调整一次电阻，DS1847将自我调整以保持用户的阻性功能。使用公式2计算的位置已经对DS1847进行了温度补偿，使其达到公式的精度范围内。

计算DS1847的位置

理想情况下，系统设计人员将知道需要哪些电阻作为温度的函数。这 提供的公式（公式2）可用于计算整个过程中需要哪些位置 温度范围与 alpha（在数据表中提供）、LUT 变量 （u、v...）、所需值的函数关系 电阻 R 和温度 C计算出的位置将是一个实数，必须四舍五入为 最接近的整数。这会将结果量化为电阻的LSB，因此将有 一些量化误差。公式3是公式2的解析，用于计算预期的电阻 基于存储在LUT中的整数位置。所需电阻与 使用公式3计算的电阻是理想的量化误差。此值应在 1LSB 以内 目标值。

等式 2.
 

等式 3.
 

达拉斯半导体 ftp 网站上有一个电子表格，用于计算零件的电阻 u、v、w、x、y 和 z 变量的函数，加上数据表中的 alpha 值。

请按照以下说明使用电子表格：

从每个电阻的器件中读取无符号二进制数（u，v_），并将其转换为十进制。

将十进制数字放在电子表格中相应的蓝色框中。

将所用器件类型的正确 alpha 数放在每个电阻器的蓝色 alpha 框中。

在相应的蓝色框中键入电阻 0 和 1 的期望电阻值。

按计算按钮。

VBA 宏将读取提供的信息并计算用于任何给定 LUT 的位置设置 位置以达到所需的电阻。这些值将报告回下面的电子表格。它将 然后计算使用这些整数位置获得的理论电阻，这允许 量化要评估的误差。要使用此电子表格，必须在 正在使用的电脑。

下图显示了DS1847在编程时的理想温度性能 在整个温度范围内保持固定电阻值。这张图表是理论上的表现，它忽略了 DS1847只能每两度改变一次位置。提供此图表是为了显示DS1847如何 应在整个温度范围内进行自我补偿。

图1.理想的DS1847温度补偿5kΩ电阻。

检查数据表LUT编程的准确性 方程

出于本应用笔记的目的，一个器件加载了一组数据，类似于 图 1，但电阻 0 设置为最大电阻，电阻 1 设置为最小电阻 可以保持温度。实验的目的是验证LUT的准确性 对温度范围内的方程进行编程，并显示实际零件温度补偿自身。

电阻1的LUT设置为对应于标称电阻值490Ω以上的值 温度。然后收集温度范围内的电阻数据，理论值来自 根据测量（实际）值绘制计算图

图2.电阻1实验数据与理想性能

实验结果表明，该方程非常准确地计算了 低位置设置。在这种特殊情况下，精度始终在预期值的~2Ω以内。也 请注意，即使有补偿，电阻也会随温度变化。它只能补偿到 在<>/<>LSB最佳情况下，因此设计人员在设计时必须允许一些量化误差 系统。

图3.电阻0实验数据与理想性能

电阻0的LUT加载的值对应于大约最大电阻 保持温度。该器件的最大电阻约为9820Ω。这 重复实验，再次绘制结果。这次增加了一个附加函数 显示了如何获得未补偿的室温电阻（理论值，未获取实验室数据） 温度也会公平。

实验结果表明，该方程的满量程电阻精度约为2LSB 从-40°C到室温（+25°C），从室温到+1°C约为100LSB。 与测量数据拟合的一条线显示，电阻在整个范围内进行了相当好的自我补偿，有效TC为-85PPM/°C。 与估计的+725PPM/°C无补偿电阻相比，自补偿DS1847的优势显而易见。

实验笔记

本实验使用新型DS1847E-10完成。这是DS1847系列的最新品种 两个电阻的最大电阻均为 10kΩ，最小电阻较低，约为 500Ω. “E”封装为14引脚TSSOP。更紧凑的芯片级BGA封装也是 可用。有关此新产品的更多信息，请参阅数据表的更新版本，该版本已 现已在线提供。

审核编辑：郭婷