ZHCSKL6C December 2019 – September 2020 TMP64
PRODUCTION DATA
9.2.1.2 詳細設計過程
電阻分壓器方法產生一個可根據偏置電壓 (VBIAS) 進行調節的輸出電壓 (VTEMP)。當 VBIAS 也用作 ADC 的基準電壓時，電源引起的任何波動或容差誤差將會被消除，并且不會影響溫度精度。此配置類型如圖 9-2 所示。Equation2 描述了基于 TMP64 (RTMP64) 可變電阻的輸出電壓 (VTEMP) 與偏置電阻 (RBIAS) 之間的關系。Equation3 給出了與該輸出電壓、ADC 滿量程范圍和 ADC 分辨率相對應的 ADC 代碼。
圖 9-2 帶 ADC 的 TMP64 分壓器
其中
- FSR 是 ADC 的滿量程范圍，即參考接地電壓 (VREF)
- n 是 ADC 的分辨率
Equation4 顯示了當 VREF = VBIAS 時，VBIAS 將會消除。
工程師可以根據微控制器中讀取的 ADC 代碼，使用多項式方程式或 LUT 提取溫度讀數。應使用熱敏電阻設計工具將 TMP64 電阻轉換為溫度。
取消 VBIAS 是使用分壓器（比例法）的好處之一，但分壓器電路輸出電壓的靈敏度不會提高很多。由于與 FSR 相比，電壓輸出范圍較小，因此不使用所有 ADC 代碼。但是，此應用非常常見，而且易于實現。
工程師可以使用基于電流源的電路，例如圖 9-3 所示的電路，可以更好地控制輸出電壓的靈敏度并實現更高的精度。在這種情況下，輸出電壓的計算很簡單，為 V = I × R。例如，如果 TMP64 使用 100μA 的電流源，則輸出電壓跨度約為 5.5V，增益最高為 40mV/°C。則輸出電壓跨度約為 5.5V、增益高達 40mV/°C。通過控制電壓范圍和靈敏度，可以充分利用 ADC 代碼和滿量程范圍。與上述比例法類似，如果 ADC 具有與 ADC 的基準電壓共享同一偏置的內置電流源，則電源電流的容差將會消除。在這種情況下，不需要精密 ADC。此方法雖然可以獲得最佳精度，但會增加系統實現成本。
圖 9-3 帶電流源的 TMP64 偏置電路與分壓器中的非線性 NTC 熱敏電阻相比，TMP64 具有增強的線性輸出特性。圖 9-4 所示為一個帶有和一個不帶線性化并聯電阻 RP 的兩個分壓器電路。舉例而言，如果 VBIAS = 5V，RBIAS = 47kΩ，NTC 熱敏電阻 (RNTC) 使用一個并聯電阻 (RP)，以通過一個額外的 47kΩ 電阻線性化輸出電壓。TMP64 可在整個溫度范圍內生成線性曲線，而 NTC 曲線僅在很小的溫度區域內呈線性。將并聯電阻 (RP) 添加到 NTC 電路時，增加的電阻會使曲線更加線性，但會對輸出電壓范圍產生極大地影響。
圖 9-4 TMP64 與帶線性化電阻 (RP) 分壓器電路的 NTC 間的關系