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1、温度测量电路的设计与研究作者:单位：哈尔滨工业大学摘要：本文主要介绍了由AD590组成的测温电路的设计原理与理论计算，AD590温度传感器能将温度信号转化为电流信号，然后将电流信号转换为电压信号，再利用运算放大器将电压信号放大，使输岀的电压信号与温度相对应，实现温度测量的功能。同时本实验利用了Multisim对其进行仿真计算.关键词：AD590741运放温度测量第一章对AD590温度传感器的介绍一、AD590温度传感器是一种已经IC化的温度感测器，它会将温度转换为电流。其规格如下：1、温度每增加1°CZ它会增加1
2、JA输出电流2、可测量范围-55°
3、C至150°C,测量精度土0.5°Co3、供电电压范围+4V至+30VAD590的管脚图及元件符号二、AD590的输出电流值说明如下：AD590电流I与温度成线性关系，温度每增加1°C,电流随之增加lpA。在制造吋按照热力学温度标定，即在0°C时，AD590的电流为1=273"。电流I(pA)与t(°C)的关系可用函数(数值关系)表示为：I=273+t注：由于Multisim中没有AD590,因此本实验的仿真中用直流电流源代替AD590来仿真。第一早温度测量电路的设计一、温度测量电路的总体设计为了将AD590输出的电流信号转换为屯压信号，应与AD5
4、90串联电阻,比如串接10kQ的电阻（Rfi）,则在0°C时电阻上的压降为2.73V,温度每增加1°C,电阻上的压降增加lOmVo为了使0°C的电压为0V,应加入偏移量，来抵消此时AD590的输出。如图。运放A1的反相输入端虚地，其输出为Uoi=IfRn=（I-Ii）Rfi为了使得运算放大器Al的输出与摄氏温度成正比，选择Rfl=10kQ,即温度每增加1°C,Uoi增加10mVo稳压二极管的稳定电压为5.IV,R1为稳压二极管的限流电阻，应保证Iz远大于11,可选择R1二2kQ。同样由于运算放大器Al的反相输入端虚地，冇11二Uz/(R2+Rpi)
5、二273所以R2+Rpi二18.6kQ为了使输出屯压与温度对应的更明显，可以在Uo后加一级放大倍数为10的运算放大器,从而使输出电压达到V级。二、仿真电路的实现（1）偏置电流部分的实现稳压管与屯阻R1串联实现稳压电路,1N5993B的稳压值为5.IV,由上R2+Rpi二18.6kQ即可知R5=8.6kQ,滑动变阻器调至86%即可。由仿真可知，3端输出电流为273.513uA,与273uA基本相符（限于仿真软件的精确度，电流调不至273uA）o12V141R1：2kD：：：2lOkfl;10kG:;86%:;D1・k«v=A2WN5993B：（2）加
6、第一级放大电路Al为了使得运算放大器Al的输出与摄氏温度成正比，在第一级放大电路A1选择Rfi=10kQ,即温度每增加1°C,Uoi增加10mVo由Uoi二IfRfi二(I-Ii)Rfi知当温度为0°C时，AD590电流（I）为273pA,而11为273.513uA,此吋由以上公式有Uoi二（273
7、JA-273.513
8、JA）*10kQ=5.13mV在精度为lOmV的情况下,与0相接近,消除了AD590在0°C时273
9、JA的电流影响。仿真电路图如下：=l+9kQ/lkOVEEAu2二1+R8/R7=10⑵加第二级放大电路A2为了使输出电压与温度
10、对应的更明显，在Uoi后加一级放大倍数为10的运算放大器，从而使输出电压达到V级。第三章对温度测量电路进行仿真,仿真采用直流扫描分析（DCSweep），设置直流屯流源（I）参数从0.000273A至0.000303A变化（仿真AD590从0°C至30°C）,变化精度为0.000001A（相当于温度变化1°C）。仿真结果如图：温度测量电路的仿真500.0tn・2.5--500.0ml270u△AA295p300
11、j30528加290plilCurrentA280pA275p3.5^DC传输特性如图，放大倍数仿真数据如右图，当电流源电流为290uA时,
12、输出电压U02为1.68V理论计算如下：由I=273+t有当I=290uA时，t二290-273二17即指此吋的温度是171与仿真值1.68V基本应，因此可以将U02的值与温度一一对应。DC传输特性—V(8)X1290・0473卩yi1・6781;x2y2dxdy1/dxl/dyminx273・0000卩maxx302・0000卩miny一26•4630mmaxy2・8733offsetx0・0000offsety0・0000对第四章设计小结木文完成了温度测量电路的设计与研究，木电路通过AD590温度传感器将温度信号转化为屯流信号，然后将电流信号转
13、化为电压信号，最终实现了温度信号与屯压的对应，实现了温度测量的功能。木实验并用Multisim对电路进行仿真，验证了电路的
