冷端补偿的K型热电偶数字转换器（0℃至1024℃）

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1、冷端补偿的K型热电偶数字转换器（0℃至1024℃）MAX6675是一个复杂的热电偶数字转换器，带有一个内置的12位模拟数字转换器模数转换器（ADC）。MAX6675还包含了冷结补偿传感和校正，数字控制器，一个SPI兼容接口，以及相关的控制逻辑。在MAX6675的目的是一起工作的外部微控制器或其他情报，恒温，过程控制，或监测应用。典型电路连线图温度转换在MAX6675包括信号调节硬件热电偶转换的信号转换成电压兼容与输入通道的模数转换器。关热电偶作为一种主要的测温元件，具有结构简单。制造容易。使用方便。测温范围宽。测温精度高等特点。

2、但是将热电偶应用在基于单片机的嵌入式系统领域时，却存在着以下几方面的问题。①非线性：热电偶输出热电势与温度之间的关系为非线性关系，因此在应用时必须进行线性化处理。②冷补偿：热电偶输出的热电势为冷端保持为0℃时与测量端的电势差值，而在实际应用中冷端的温度是随着环境温度而变化的，故需进行冷端补偿。③数字化输出：与嵌入式系统接口必然要采用数字化输出及数字化接口，而作为模拟小信号测温元件的热电偶显然法直接满足这个要求。因此，若将热电偶应用于嵌入式系统时，须进行复杂的信号放大。A/D转换。查表线性线。温度补偿及数字化输出接口等软硬件设计。

3、如果能将上述的功能集成到一个集成电路芯片中，即采用单芯片来完成信号放大。冷端补偿。线性化及数字化输出功能，则将大大简化热电偶在嵌入式领域的应用设计。Maxim公司新近推出的MAX6675即是一个集成了热电偶放大器。冷端补偿。A/D转换器及SPI串口的热电偶放大器与数字转换器。性能特点MAX6675的主要特性如下1、简单的SPI串行口温度值输出2、0℃～1024℃的测温范围3、片内冷端补偿4、高阻抗差动输入5、热电偶断线检测6、单一5V的电源电压7、低功耗特性8、工作温度范围-20℃～85℃9、2000V的ESD信号该器件采用8引

4、脚SO帖片封装。引脚排列如右图所示，2工作原理该器件是一复杂的单片热电偶数字转换器，内部具有信号调节放大器。12位的模拟/数字化热电偶转换器。冷端补偿传感和校正。数字控制器。1个SPI兼容接口和1个相关的逻辑控制。图2MAX6675内部结构框图MAX6675内部结构框图输出代码错误（LSB）输出代码错误（HSB）温度电压差分2.1温度变换MAX6675内部具有将热电偶信号转换为与ADC输入通道兼容电压的信号调节放大器，T和T-输入端连接到低噪声放大器A1,以保证检测输入的高精度，同时使热电偶连接导线与干扰源隔离。热电偶输出的热电

5、势经低噪声放大器A1放大，再经过A2电压跟随器缓冲后，被送至ADC的输入端。在将温度电压值转换为相等价的温度值之前，它需要对热电偶的冷端温度进行补偿，冷端温度即是MAX6675周围温度与0℃实际参考值之间的差值。对于K型热电偶，电压变化率为41μV/℃，电压可由线性公式Vout=(41μV/℃)×(tR-tAMB)来近似热电偶的特性。上式中，Vout为热电偶输出电压(mV),tR是测量点温度；tAMB是周围温度。2.2冷端补偿热电偶的功能是检测热。冷两端温度的差值，热电偶热节点温度可在0℃～1023.75℃范围变化。冷

6、端即安装MAX6675的电路板周围温度，比温度在-20℃～85℃范围内变化。当冷端温度波动时，MAX6675仍能精确检测热端的温度变化。图3MAX6675SO端输出数据的格式MAX6675是通过冷端补偿检测和校正周围温度变化的。该器件可将周围温度通过内部的温度检测二极管转换为温度补偿电压，为了产生实际热电偶温度测量值，MAX6675从热电偶的输出和检测二极管的输出测量电压。该器件内部电路将二极管电压和热电偶电压送到ADC中转换，以计算热电偶的热端温度。当热电偶的冷端与芯片温度相等时，MAX6675可获得最佳的测量精度。因此在实际

7、测温应用时，应尽量避免在MAX6675附近放置发热器件或元件，因为这样会造成冷端误差。2.3热补偿在测温应用中，芯片自热将降低MAX6675温度测量精度，误大小依赖于MAX6675封装的热传导性。安装技术和通风效果。为降低芯片自热引起的测量误差，可在布线时使用大面积接地技术提高MAX6675温度测量精度。2.4噪声补偿MAX6675的测量精度对电源耦合噪声较敏感。为降低电源噪声影响，可在MAX6675的电源引脚附近接入1只0.1μF陶瓷旁路电容。2.5测量精度的提高热电偶系统的测量精度可通过以下预防措施来提高：①尽量采用不能从测

8、量区域散热的大截面导线；②如必须用小截面导线，则只能应用在测量区域，并且在无温度变化率区域用扩展导线；③避免受能拉紧导线的机械挤压和振动；④当热电偶距离较远时，应采用双绞线作热电偶连线；⑤在温度额定值范围内使用热电偶导线；⑥避免急剧温度变化；⑦在严劣环境中，使用