集成温度传感器AD590_LM35及其测量电路

AD590是一种常用的电流型集成温度传感器。该芯片内部集成了温度传感部分、放大电路、驱动电路和信号处理电路等。

AD590特点：

①外接线非常简单（仅两根），使用十分方便；

②内有稳压和恒流电路，故对外接电压要求非常低（可在4～30V范围内，供电电压任意波动5V 所造成的误差均小于1℃）；

③非线性误差较小（AD590M为±0.2％，误差最大的AD5901为2％）；

④使用温度范围为-50～150℃；

⑤它具有良好的互换性；

⑥采用图1所示的电路，可以把AD590输出的电流信号方便地转换成电压信号。

图1　半导体集成温度传感器AD590

通过对RＷ调整均可使AD590的输出达到1mV／℃，应用非常方便。

电流输出型AD590测量电路

表1AD590系列主要电特性

AD590只需单电源工作，输出的是电流而不是电压，因此，抗干扰能力强，要求的功率低（1.5mv/+5v/+25℃），使得AD590特别适合于工作运动测量。因是高阻抗输出，所以长线上的电阻对器件工作影响不大。用绝缘良好的双绞线连接，可以使器件在距25m处正常工作。高输出阻抗又能极好地消除电源电压漂移和纹波的影响，电源由5v变到10v，最大只有1μA的电流变化。相等于1℃的等效误差。还要指出的是，AD590能经受高至44v的正向电压和20v的反向电压，因而不规则的电源变化或管脚反接也不会损坏器件。

图1是采用AD590实现温差测量电路，集成运算放大器将两个AD590的输出电流之差转换为电压U0=（100mv/k）×（T2-T1），当T1=T2时，U0=0，Rp用于调零。

图2是采用AD590的测量放大电路。图中，由于外加9V（实际上4～30V均可）电压时，AD950能提供1μA/K的恒流电流，所以，在25℃时，能提供1μA/K×（273.16+25）=298.16μA电流。该工作电流由AD950提供，它的输出电流则经过屏蔽线L，并通过L两侧的R1、R2、C1、及R3、R4、C2的阻容滤波器滤去干扰，再流经R5（1kΩ），转换成产生1mV/K灵敏度的电压，加在运放A同名端“+”端。为了能以摄氏温度读出，所以图中在运放A的反相端“-”端加上273.16mV电压。该电压由精密稳压集成块LM1403经R6、R7、Rp电阻分压产生。这样运放A便接成了差动放大。若调整R9电阻使运放A的放大倍数调在100倍，则运放A的输出端U0输出电压就以100mV/℃的规律变化。显然，当温度在-55～+100℃变化时，输出端电压就相应为-5.5～+10V变化。输出增加100mV，就相当于温度增加1℃。

需注意，L屏蔽线应如图所示只能一端接地，若两端接地，地电位差将可能在屏蔽层中形成噪声电流，感应到信号线（芯线）上，而引起干扰。外接电源电压以6～9V为宜。

由AD590构成的热电偶冷端温度补偿电路如图3所示。冷端人为加入一个同一温度控制，并且与热电偶具有相同电压温度系数且极性相反的补偿电势e1，从而使冷端的总热电势不再随环境温度而变化。C1由AD950和电阻R1来提供，其极性上正，下负，并且，

C1=-（1μA/K）・R1T=-（1μA/℃）R1t

对于K型热电偶而言，它具有正的温度系数。a=+411296μV/℃，a≈+41μV/℃，现取R1=41Ω，得到补偿电压e1=-41μV/℃，恰能实现冷端温度自动补偿，需要注意，使用其他类型的热电偶时，需相应调整R1的阻值，R4、R5是用来调节输出电压灵敏度。

电压输出型LM35测量电路

LM35是电压型集成温度传感器的典型代表，由A、C、CA、D等型号系列。其主要电特性见表2。它可直接校正摄氏温度，最适宜遥控，成本低，输出阻抗1mA负载时为0.1Ω。

表2LM35系列主要电特性

图4是采用LM35构成的温度控制电路，电路中的Rp用于设定温度相应的基准电压Us，UN为LM35检测温度输出的电压，当加热从RH加热时，超过预先设定值，即UN》US，则A1输出高电平，VT1截止，RH断电，停止加热。温度低于设定值，即UN《US，则反之。这样，使所控温度恒定，LED显示加热情况。

图5是采用LD35D对热电偶（K型）冷端进行补偿的电路。此电路把0～500℃温度变为相应的0～5V电压。除放大以及温度补偿之外，还有传感器断线检测。热电偶的输出信号极小，每1℃约为40μV，因此，这运放采用高灵敏度ADJ707J运放。

K型热电偶500℃（满度）的感应电动势为20.64mV，运算放大器增益AV应为AV=5V/20164mV=242（因500℃时输出要求为5V）。电路中，R1=1kΩ，R2=232kΩ，RP3为20kΩ，决定增益大小，用RP3使增益在233与253之间可调。R3和C1为低通滤波器，时间常数越大，消除噪声效果越好，但响应速度变慢。另外，R3增大，运算放大器的输如偏置电流要产生偏移电压，因此，R3值不能过大，AD707J的最大输入偏置电流为215nA，R3=10kΩ时，产生25μV的偏移电压，调节RP1，使其a点电压为41μV/℃，进行冷端温度补偿。R6是传感器断电检测电阻。热电偶断线时，运放的输出就要超出范围，然而，因接有电阻R6，热电偶内阻要产生偏移电压。断电时，运放输入偏置电流要流经R6，因此，不能采用输入偏置电流较大的运放。