哈工大模电大作业1Word文档格式.doc
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设计时间
由AD590组成的测温电路
【摘要】:
AD590是AD公司利用PN结正向电路与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。
由于该器件具有良好的线性特性和互换性,因此测量精度高并具有消除电流波动的特性。
本文根据电流电压转换原理采用AD590设计了一个简单的温度测量电路。
【关键词】:
AD590,测温,电流电压转换电路
1.任务:
利用AD590设计一个温度测量电路。
2.设计要求:
(1)测量温度范围在0-30℃,输出电压上限5V。
(2)电阻选用标准值。
(3)说明所选运放型号,管脚图。
(4)AD590管脚图。
(5)对部分或全部电路进行仿真。
1.理论分析
(1)AD590简介
集成温度传感器AD590是一种电流型二端元件,有“+”“-”两个有效引脚,给这两个引脚提供电压后,其通过的电路与AD590的温度成正比,AD590管脚图如图1所示,最后一个引脚为传感器外壳,可悬空或者接地(气屏蔽作用)。
AD590的基本参数
(1)测温范围-55℃~+l50℃;
(2)线性电流输出lμA/K;
(3)线性度好,满刻度范围为±
0.3℃;
(4)电源电压范围4-30V,当电源电压在5~10V之间,电压稳定度为l%时,所产生的误差只有±
0.01℃;
(5)电阻采用激光修刻工艺,使在+25℃(298.2K)时,器件输出298.2μA;
(6)功率损耗低。
由参数知,电流I与温度成线性关系,温度每增加1℃,电流I随之增加1µ
A。
在制造时按照热力学温度标定,即在0℃时,AD590的电流为I=273µ
电流I(µ
A)与温度t(℃)的关系可用函数(数值关系)表示为I=273+t。
(2)测温电路设计与参数选择
为了将AD590输出的电流信号转化为电压信号,应与AD590串联10KΩ的电阻,则在0℃时电阻上的压降为2.73V,温度每增加1℃,电阻上的压降增加10mV,为了使温度为0℃是的输出电压为0V,应加入偏移量,来抵消此时的AD590输出。
图2温度测量原理图
如图2所示用以抵消273μA的偏移量,运算放大器A1的反相输入端虚地,其输出为了使得运算放大器A1的输出与摄氏温度成正比,选择
即温度每增加1℃,增加10mV。
稳压二极管DZ的稳定电压值为5.1V。
为的限流电阻,应保证远大于,可选择,同样由于放大器A1的反相输入端虚地,有,所以,可选择,选用10KΩ电位器。
利用AD590电流随温度变化的特性,将电流转化为电压输出,由于比例系数比较小,导致输出电压很小不利于读数,在第一级电路之后加上反向比例运算电路,将电压放大输出。
(3)运算放大器
本设计采用集成运放741,其引脚排列及脚功能如图3所示。
引脚2为运放反相输入端,引脚3为同相输入端,引脚6为输出端,引脚7为正电源端,引脚4为负电源端。
引脚1和5为输出调零端,8引脚为空脚。
2.电路设计及仿真
1.由参数分析结论设计电路如图4,用Mulisium7对电路进行仿真。
图4中XMM1示数即为偏移量,XMM3示数即为输出。
2.分别测量0℃,10℃,20℃,30℃,时,各表示数。
由于Multisium中没有AD590,故用一电流源等效代替AD590。
当温度为0℃,设置为273μA,各表示数如图所示。
当温度变为10℃时,设置为283μA,各表示数如图所示。
当温度为20℃时,设置为293μA,各表示数如图所示。
当温度为30℃时,设置为303μA,各表示数如图所示。
3.根据理论分析可得,当接入AD590时,由,
则电路输出电压与AD590提供的电流变化量成正比,只需合理选择,的阻值,即可使输出电压在数值上与摄氏温度保持比例关系。
3.结果分析
用该电路测量温度时,输出电压与温度数值上关系为(T为℃,U为V),当温度为10℃时,输出电压,温度没增加1℃,输出电压增加100mV,当温度达到30℃,输出电压为3V,满足输出上限为5V的要求,且电路所用电阻为标准阻值,能实现简单的温度测量精度要求。
4.心得体会
通过对AD590测温点了的设计及仿真,对AD590测温电路的工作原理和运放的线性应用有着更加深入的理解,对Mulsium7软件的使用更加熟练。
5.参考文献
【1】《模拟电子技术基础》李振梅高等教育出版社2010年
【2】《数字电子技术基础》阎石高等教育出版社2006年
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