高性價(jià)比熱電偶測溫：16位ADC ADX112精準(zhǔn)方案

熱電偶(thermocouple)作為工業(yè)接觸式溫度測量的核心元件，以其直接的溫度測量能力及將溫度信號轉(zhuǎn)換為熱電動勢信號的特性，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)測溫場合。這種轉(zhuǎn)換過程通過電氣儀表(二次儀表)實(shí)現(xiàn)，將熱電勢信號準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為被測介質(zhì)的溫度值。熱電偶以其結(jié)構(gòu)的簡潔性、制造的便捷性、寬廣的測量范圍、高精度、小慣性，以及便于遠(yuǎn)程傳輸?shù)妮敵鲂盘柕葍?yōu)勢，確立了其在工業(yè)測量中的重要地位。

盡管熱電偶具備上述優(yōu)點(diǎn)，但其輸出的熱電勢信號相對較弱，通常最大不超過50mV，這為信號采集環(huán)節(jié)帶來了一定的挑戰(zhàn)。此外，為了確保測量的準(zhǔn)確性，冷端補(bǔ)償是不可或缺的環(huán)節(jié)。針對這些挑戰(zhàn)，上海類比半導(dǎo)體技術(shù)有限公司(以下簡稱“類比半導(dǎo)體”或“類比”)推出的ADX112提供了一個(gè)高效且成本效益高的解決方案。ADX112具備卓越的噪聲性能，在數(shù)據(jù)率低于32sps時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)16位的NNOB，確保了測量結(jié)果的精確度。其內(nèi)置的高性能PGA和電壓基準(zhǔn)，為系統(tǒng)提供了高度的穩(wěn)定性，PGA和內(nèi)置電壓基準(zhǔn)的溫漂僅為8ppm/°C。ADX112還集成了一個(gè)高精度的溫度傳感器，其在0°C至70°C的工作溫度范圍內(nèi)，誤差控制在最大0.5°C以內(nèi)，這一特性使得該傳感器非常適合用于熱電偶的冷端補(bǔ)償。

一、 熱電偶檢測原理

1.1 熱電效應(yīng)的科學(xué)基礎(chǔ)

熱電偶是一種精密的傳感器，它通過連接兩種不同金屬材料的一端來利用熱電效應(yīng)測量溫度。熱電效應(yīng)，主要包括塞貝克(Seebeck)效應(yīng)、帕爾帖(Peltire)效應(yīng)和湯姆遜(Thomson)效應(yīng)等，是由溫差引起的電效應(yīng)或由電流引起的可逆熱效應(yīng)，也稱為溫差電效應(yīng)。

從電子論角度分析，金屬和半導(dǎo)體中的電流和熱流均與電子緊密相關(guān)。溫度差異引起的電子能級躍遷和熱量轉(zhuǎn)移構(gòu)成了熱電效應(yīng)的基礎(chǔ)。塞貝克效應(yīng)，作為與熱電偶相關(guān)的效應(yīng)，由德國科學(xué)家賽貝克在1821年發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體相連接時(shí)，如兩個(gè)連接點(diǎn)保持不同的溫度，會在導(dǎo)體中產(chǎn)生一個(gè)與溫差成正比的電動勢，公式表示為：

V=a△T

其中，V為溫差電動勢，a為溫差電動勢率，△T 為兩接觸點(diǎn)間的溫差。

例如，鐵與銅的冷接頭為1℃，熱接頭處為100℃，則有5.2毫伏的溫差電動勢產(chǎn)生。

塞貝克效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)為溫差電偶的制造提供了理論依據(jù)，使得利用適當(dāng)?shù)慕饘俳M合，可以測量從-180℃到+2000℃，甚至更高溫度范圍的溫度。

在提供的示意圖中，A和B代表兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體，定義為熱電極。接點(diǎn)1作為工作端或熱端，其溫度標(biāo)記為t;接點(diǎn)2作為自由端或冷端，其溫度標(biāo)記為t0。這兩點(diǎn)的溫差驅(qū)動了熱電偶產(chǎn)生的熱電勢。

熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢兩部分組成：

? 接觸電勢：不同材料的導(dǎo)體在接觸點(diǎn)因電子密度差異產(chǎn)生電子擴(kuò)散，形成電位差。這個(gè)電位差與接觸點(diǎn)的材料屬性和溫度直接相關(guān)。

? 溫差電勢：同一導(dǎo)體兩端因溫度差異產(chǎn)生電動勢，這一現(xiàn)象與導(dǎo)體的物理性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)，而與導(dǎo)體的尺寸、截面積或溫度分布無關(guān)。

熱電偶回路電動勢的計(jì)算公式為：

EAB(t,t0) = eAB(t) - eAB(t0) - ( eA(t,t0) - eB(t,t0) )

當(dāng)熱電偶的電極材料確定后，熱電動勢成為熱端和冷端溫度差的函數(shù)。工程技術(shù)中通常假定熱電勢主要由接觸電勢決定，并借助熱電偶分度表來確定被測介質(zhì)的溫度。這種應(yīng)用方法簡化了溫度測量過程，提高了測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

1.2 熱電偶基本定律的精準(zhǔn)闡釋

1.2.1 均質(zhì)導(dǎo)體定律

均質(zhì)導(dǎo)體定律指出：當(dāng)由相同均質(zhì)材料構(gòu)成的兩端焊接形成閉合回路時(shí)，不論導(dǎo)體的截面如何變化或溫度如何分布，接觸電勢均不會生成，溫差電勢相互抵消，使得回路中的總電勢恒為零。這一定律明確了熱電偶必須由兩種不同均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成，確保了熱電偶的準(zhǔn)確性。若材料不均勻，溫度梯度將導(dǎo)致額外的熱電勢產(chǎn)生。

證明過程：熱電偶的總電勢由接觸電勢和溫差電勢共同決定。在材料相同的情況下，接觸電勢為零;溫差電勢由于大小相等、方向相反，相互抵消。

實(shí)際應(yīng)用：利用均質(zhì)導(dǎo)體定律，我們可以驗(yàn)證熱電極材料的一致性，即通過同名極檢驗(yàn)法，同時(shí)檢查材料的均勻性，確保熱電偶的性能。

1.2.2 中間導(dǎo)體定律

中間導(dǎo)體定律闡明：在熱電偶回路中加入第三種導(dǎo)體，只要該導(dǎo)體的接觸點(diǎn)溫度一致，總熱電動勢將保持不變。

證明過程：

EABC(t,t0) = eAB(t) + eBC(t0) + eCA(t0)

在t=t0的條件下，中間導(dǎo)體定律保證了eAB(t0) + eBC(t0) + eCA(t0) = 0，從而簡化為：

EABC(t,t0) = eAB (t) - eAB (t0) = EAB (t,t0)

實(shí)際應(yīng)用：在熱電偶的實(shí)際應(yīng)用中，通常采用熱端焊接、冷端開路的方式，并通過連接導(dǎo)線與顯示儀表構(gòu)成測溫系統(tǒng)。例如，使用銅導(dǎo)線連接熱電偶冷端至儀表，即使在連接處產(chǎn)生接觸電勢，也不會對測量結(jié)果造成附加誤差。

1.2.3 中間溫度定律

熱電偶回路兩接點(diǎn)(溫度為t，t0)間的熱電勢，等于熱電偶在溫度為t、tn時(shí)的熱電勢與在溫度為tn、t0時(shí)的熱電勢的代數(shù)和。tn即中間溫度。

證明過程：

EAB (t,tn) + EAB (tn, t0) = eAB (t) - eAB (tn) + eAB (tn) - eBC (t0) = eAB (t) - eAB (t0) = EAB (t, t0)

即，EAB (t, t0) = EAB (t, tn) + EAB (tn, t0)

實(shí)際應(yīng)用：鑒于熱電偶的E-T關(guān)系通常呈現(xiàn)非線性，當(dāng)中性溫度不為0℃時(shí)，不能直接利用實(shí)際熱電勢查表求取熱端溫度。中間溫度定律為在非標(biāo)準(zhǔn)條件下修正溫度測量提供了理論支持，并為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用奠定了基礎(chǔ)。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)電極定律(參考電極定律)

標(biāo)準(zhǔn)電極定律提供了一個(gè)簡化熱電偶熱電動勢測定的實(shí)用方法：已知兩種導(dǎo)體與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶熱電動勢后，這兩種導(dǎo)體間組成的熱電偶的熱電動勢也得以確定。

實(shí)際應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)電極定律是一個(gè)極為實(shí)用的定律。面對眾多的純金屬和合金類型，直接測量每種組合的熱電動勢是一項(xiàng)龐大的工作。鉑因其物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、高熔點(diǎn)、易提純等特性，常被選作標(biāo)準(zhǔn)電極。通過測定各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，可以間接獲得其他金屬組合的熱電動勢值，極大簡化了熱電偶的標(biāo)定過程。

二、 基于ADX112的熱電偶檢測方案

2.1 ADX112Q簡介

類比半導(dǎo)體推出的ADX112Q是一款精密、低功耗、16 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，提供MSOP-10封裝和QFN-10封裝。 ADX112Q集成了可編程增益放大器(PGA)、電壓基準(zhǔn)、 振蕩器和高精度溫度傳感器。這些特性以及2V至5.5V 的寬電源范圍使 ADX112Q非常適合功率受限和空間受限的傳感器測量應(yīng)用。ADX112Q能以高達(dá)每秒860個(gè)樣本(SPS)的數(shù)據(jù)速率執(zhí)行轉(zhuǎn)換。PGA提供從±256mV到±6.144V的輸入范圍，允許以高分辨率測量大信號和小信號。輸入多路復(fù)用器(MUX)允許測量兩個(gè)差分或四個(gè)單端輸入。高精度溫度傳感器可用于系統(tǒng)級溫度監(jiān)測或熱電偶冷端補(bǔ)償。ADX112Q可以在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下工作，也可以在轉(zhuǎn)換后自動關(guān)斷的單次模式下工作。單次模式能顯著降低空閑期間的電流消耗。數(shù)據(jù)通過串行外設(shè)接口(SPI?)傳輸。ADX112Q的額定溫度范圍為–40°C 至 125°C。

特性

? AEC-Q100 (僅限 ADX112Q)

? 超小型 QFN 封裝：2mm × 1.5mm × 0.4mm

? 小型 3mm × 3mm MSOP 封裝

? 寬電源范圍：2V 至 5.5V

? 低電流消耗： 連續(xù)模式：僅 145μA 單次模式：自動關(guān)機(jī)

? 可編程數(shù)據(jù)速率：8SPS 至 860SPS

? 單周期穩(wěn)定

? 內(nèi)部低漂移參考電壓

? 內(nèi)部振蕩器

? SPI 兼容接口

? 內(nèi)部 PGA

? 四個(gè)單端或兩個(gè)差分輸入

? 工作溫度范圍：–40°C 至 125°C

2.2 電路設(shè)計(jì)

下圖是基于ADX112Q的雙通道K型熱電偶檢測電路，該方案用內(nèi)部高精度溫度傳感器進(jìn)行冷端補(bǔ)償。

與熱電偶檢測相關(guān)的外電路非常簡潔，只需要偏置電阻和抗混疊濾波電路。

偏置電阻(RPU和RPD)有兩個(gè)用途:

? 將輸入信號的直流偏置設(shè)置在VDD/2左右，提供穩(wěn)定的共模輸入

? 檢測熱電偶導(dǎo)線是否開路

該電路中，熱電偶的兩端分別通過RPU和RPD連接至VDD和GND。偏置電阻取值范圍通常為500kΩ 至 10MΩ，取較大的阻值旨在減少流經(jīng)熱電偶的偏置電流，避免因自加熱效應(yīng)產(chǎn)生額外的電壓降，從而引入測量誤差。同時(shí)，電阻值也不宜過大，確保提供充足的偏置電流。本設(shè)計(jì)中，偏置電阻選用1MΩ，產(chǎn)生1.65uA的偏置電流。在正常運(yùn)行時(shí)，這兩個(gè)電阻將熱電偶的直流偏置點(diǎn)設(shè)置為VDD/2左右，而熱電偶電壓的范圍為 -6.5mV至55mV;一旦熱電偶斷開，1MΩ的RPU和RPD和ADC輸入內(nèi)阻形成分壓(FSR = ±0.256V時(shí)，ADX112的差分輸入阻抗為0.9MΩ)，ADC的差分輸入信號將達(dá)到約1.024V，遠(yuǎn)超正常電壓范圍，導(dǎo)致ADC的讀數(shù)達(dá)到7FFFh，從而輕易識別出開路故障狀態(tài)。

差模電容Cdiff需要至少為共模電容Ccm的10倍，這樣的設(shè)計(jì)使得共模濾波器的截止頻率大約是差分濾波器截止頻率的20倍。這一設(shè)計(jì)的原因在于，共模電容的不匹配(即容值有差異)可能導(dǎo)致2個(gè)通道的共模濾波截止頻率出現(xiàn)差異，從而使共模噪聲轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅Ｔ肼曔M(jìn)入信號輸入端;上文提到，共模濾波器的截止頻率比差模濾波器的高20倍左右，那么因?yàn)楣材ｋ娙莶慌渲靡鸩钅８蓴_的頻率也會遠(yuǎn)高于差模濾波器截止頻率，可以有效濾除因共模電容不匹配引入的高頻差模干擾。

RC濾波器中的電阻選用了500歐姆，這一取值避免了與ADX112的輸入阻抗形成不利的分壓效應(yīng)，防止對增益誤差造成過大影響。若系統(tǒng)設(shè)計(jì)中已考慮對增益誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，則電阻的取值可以適當(dāng)放寬。

在電路布局時(shí)，應(yīng)將ADX112與熱電偶的接線端子盡可能靠近，以減少ADX112內(nèi)部溫度與熱電偶實(shí)際參考端(冷端)之間的溫差，從而降低對最終溫度測量誤差的影響。

SPI接口的設(shè)計(jì)同樣經(jīng)過周密考慮，以確保良好的抗擾性。在MCU與SPI口的各引腳之間串接了一個(gè)小電阻(約50Ω)，并預(yù)留了上拉電阻，以便在EMC測試中遇到問題時(shí)進(jìn)行必要的調(diào)整。這種設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也為應(yīng)對電磁兼容性測試提供了靈活性。

三、 基于ADX112的軟件設(shè)計(jì)

3.1 精準(zhǔn)的冷端補(bǔ)償策略

在軟件設(shè)計(jì)中，將檢測到的熱電偶電壓轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度值是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。這一過程需要依賴熱電偶分度表，該表通常是在參考端(冷端)溫度為0℃時(shí)記錄的工作端(熱端)溫度數(shù)據(jù)。

正確的冷端補(bǔ)償流程如下：

1. 參考端溫度的準(zhǔn)確獲?。菏紫?，從熱電偶分度表中查詢得到參考端(冷端)溫度Tcj所對應(yīng)的電壓Vcj。對于ADX112Q，可以通過讀取內(nèi)部溫度傳感器的寄存器轉(zhuǎn)換結(jié)果來獲得冷端溫度Tcj。

2. 電壓轉(zhuǎn)換與補(bǔ)償：將熱電偶測量得到的電壓Vtc(相當(dāng)于EAB(Ttc,Tcj)與查表得到的Vcj(相當(dāng)于EAB(Tcj,0)相加，得到總電壓Vtct。然后在分度表中查找與Vtct(相當(dāng)于EAB(Ttc,0)對應(yīng)的溫度Ttc。

示例分析：

假設(shè)ADX112測量得到的K型熱電偶熱電勢為40mV，同時(shí)內(nèi)部溫度傳感器測得的冷端溫度為20℃，我們?nèi)绾未_定被測溫度?

1. 根據(jù)K型熱電偶分度表，查得20℃時(shí)對應(yīng)的熱電勢為0.798mV

2. 將此值與測量得到的40mV相加，得到40.798mV

3. 最后，根據(jù)分度表查找此總電壓對應(yīng)的溫度，得到被測溫度為980.823℃

警示與糾正：

一些工程師可能會直接將測量得到的熱電偶電壓轉(zhuǎn)換為溫度值并與冷端溫度相加，這種方法忽略了熱電偶中間溫度定律，因而是錯(cuò)誤的。正確的做法是按照上述步驟進(jìn)行冷端補(bǔ)償，以確保溫度測量的準(zhǔn)確性。

通過上述精確的軟件設(shè)計(jì)方法，可以充分利用ADX112Q的高性能特性，實(shí)現(xiàn)熱電偶檢測中的高精度溫度測量。

3.2 編程精要：ADX112接口與寄存器配置

本小節(jié)將闡述ADX112的編程精要，對于詳細(xì)的配置步驟和未盡事宜，強(qiáng)烈建議詳細(xì)閱讀ADX112Q的數(shù)據(jù)手冊，以確保編程的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化。通過精確的配置，可以充分發(fā)揮ADX112Q在熱電偶檢測及其他傳感器測量應(yīng)用中的性能潛力。

3.2.1 SPI通訊協(xié)議

在SPI通信中，ADX112的SCLK引腳在空閑狀態(tài)時(shí)保持低電平，并在SCLK的下降沿鎖存DIN線上的數(shù)據(jù)。因此，微控制器(MCU)的SPI接口應(yīng)配置為MODE 1模式(CPOL = 0, CPHA = 1)，以確保數(shù)據(jù)的正確同步和傳輸。

3.2.2 寄存器架構(gòu)

ADX112的寄存器架構(gòu)簡潔高效，包含兩個(gè)16位寄存器：AD轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器(CONVERSION REGISTER)和配置寄存器(CONFIG REGISTER)。特別需要注意的是，轉(zhuǎn)換結(jié)果以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲。若需顯示負(fù)數(shù)的絕對值，必須先進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換。

3.2.3數(shù)據(jù)傳輸周期

ADX112Q支持在單一數(shù)據(jù)傳輸周期內(nèi)直接回讀配置寄存器的設(shè)置。一個(gè)完整的數(shù)據(jù)傳輸周期由32位組成，當(dāng)啟用配置寄存器數(shù)據(jù)回讀功能時(shí);若CS線可控，且未設(shè)置為永久低電平，則周期為16位。在實(shí)際應(yīng)用中，32位的數(shù)據(jù)傳輸周期更為常見。

在32位的數(shù)據(jù)傳輸周期中，數(shù)據(jù)由四字節(jié)組成：前兩個(gè)字節(jié)包含轉(zhuǎn)換結(jié)果，后兩個(gè)字節(jié)為配置寄存器的回讀數(shù)據(jù)。系統(tǒng)始終優(yōu)先讀取最高有效字節(jié)(MSB)。

3.2.4 設(shè)置配置寄存器

在本方案中，配置寄存器的設(shè)置是確保ADX112Q正確操作的關(guān)鍵步驟。以下是針對本方案的配置要點(diǎn)：

1) 模式選擇(MODE)

考慮到本方案涉及兩路K型熱電偶輸入及內(nèi)部溫度測量的需求，配置寄存器的MODE位(bit8)應(yīng)設(shè)置為“Power-down and single-shot mode”。此模式在單次轉(zhuǎn)換后自動進(jìn)入低功耗狀態(tài)，適合對功耗有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場景。

2) 可編程增益放大器(PGA[2:0])

K型熱電偶的測溫范圍廣泛，從-270℃至1370℃，對應(yīng)的熱電勢為-6.5mV至54.8mV。為了適應(yīng)這一輸入范圍，并且與ADX112的全量程±0.256V相匹配，PGA的增益應(yīng)設(shè)置為0b111，確保信號在ADC的整個(gè)量化范圍內(nèi)得到準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。

3) 輸入多路復(fù)用器(MUX[2:0])

由于需要處理兩路差分輸入的K型熱電偶信號，MUX寄存器應(yīng)根據(jù)輸入通道在0b000和0b011之間進(jìn)行切換，以選擇正確的輸入通道。

4) 數(shù)據(jù)速率(DR[2:0])

數(shù)據(jù)速率的設(shè)置決定了ADC的采樣速度。在此方案中，DR位應(yīng)設(shè)置為0b000，對應(yīng)于8sps的數(shù)據(jù)速率，平衡了轉(zhuǎn)換精度和系統(tǒng)功耗。

5) 溫度傳感器模式(TS_MODE)

TS_MODE位通常設(shè)置為0，以選擇ADC模式。當(dāng)需要進(jìn)行溫度測量時(shí)，應(yīng)將此位設(shè)置為1，以切換至溫度傳感器模式(Temperature sensor mode)。

6) 無操作位(NOP[1:0])

在進(jìn)行寄存器寫入操作時(shí)，NOP位必須設(shè)置為0b01，以確保寫入操作被執(zhí)行。若設(shè)置為其他值，寫入操作將被忽略。

7) 單次啟動位(SS)

在Power-down and single-shot mode(單次模式)下，SS設(shè)置為1啟動轉(zhuǎn)換。在讀取SS位時(shí)，0表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行中，而1表示轉(zhuǎn)換已完成，此時(shí)可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。值得注意的是，當(dāng)SS位為1時(shí)，應(yīng)再次讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器，而不是直接采用本次讀上來的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，DOUT/DRDY引腳將輸出低電平，為系統(tǒng)提供了另一種判斷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成的方式。

3.2.5 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果

在配置寄存器正確設(shè)置之后，接下來的任務(wù)是按照既定流程切換通道并讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。以下是詳細(xì)的步驟：

1) 啟動通道1單次轉(zhuǎn)換：首先，向ADX112Q發(fā)送0x8F0B指令，此操作將完成配置并觸發(fā)單次轉(zhuǎn)換的開始。

2) 查詢轉(zhuǎn)換狀態(tài)：隨后，發(fā)送0x0F0B指令以查詢轉(zhuǎn)換狀態(tài)位SS。若SS位為0，表明轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行中，此時(shí)需繼續(xù)監(jiān)控。

3) 保存通道1轉(zhuǎn)換結(jié)果并切換通道：一旦SS位變?yōu)?，表示轉(zhuǎn)換已完成。此時(shí)，發(fā)送0xBF0B指令，將讀取的轉(zhuǎn)換結(jié)果保存，該結(jié)果將作為通道1(連接至AIN0和AIN1)的有效數(shù)據(jù)。

4) 重復(fù)查詢流程：再次發(fā)送0x030B指令，重新查詢SS狀態(tài)。若SS位為0，繼續(xù)監(jiān)控;若為1，則表明通道2的轉(zhuǎn)換已完成。

5) 保存通道2轉(zhuǎn)換結(jié)果并切換通道：對于通道2(連接至AIN2和AIN3)，發(fā)送0x8F0B指令，將讀取的轉(zhuǎn)換結(jié)果保存，作為該通道的有效數(shù)據(jù)。

6) 循環(huán)操作：返回至第2步，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)操作，以持續(xù)監(jiān)測和記錄各通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

3.2.6 內(nèi)置溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取方法

啟用內(nèi)置溫度傳感器模式，需將配置寄存器CONFIG REGISTER中的TS_MODE位設(shè)置為1。此時(shí)，溫度數(shù)據(jù)將以16位轉(zhuǎn)換結(jié)果中的14位左對齊格式表示，且從最高有效字節(jié)(MSB)開始輸出。讀取這兩個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)， 前14位用于表示溫度測量結(jié)果。一個(gè)LSB 等于 0.03125°C。負(fù)數(shù)以二進(jìn)制補(bǔ)碼格式表示，如下表所示。

四、總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了基于類比半導(dǎo)體高性能16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADX112的熱電偶檢測方案。通過深入分析熱電偶的工作原理、基本定律以及在信號采集環(huán)節(jié)中的挑戰(zhàn)，我們展示了ADX112在解決這些挑戰(zhàn)中的獨(dú)特優(yōu)勢。ADX112的卓越噪聲性能、寬輸入范圍、高精度溫度傳感器以及低功耗特性，使其成為熱電偶檢測應(yīng)用的理想選擇。

在電路設(shè)計(jì)方面，我們提供了簡潔而高效的設(shè)計(jì)方案，包括偏置電阻和抗混疊濾波電路的合理配置，確保了信號的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。軟件設(shè)計(jì)部分，我們詳細(xì)闡述了冷端補(bǔ)償?shù)闹匾院蛯?shí)施方法，以及與ADX112通信和數(shù)據(jù)處理相關(guān)的編程要點(diǎn)，確保了用戶能夠準(zhǔn)確讀取和轉(zhuǎn)換熱電偶信號為溫度值。

通過實(shí)際應(yīng)用案例的分析，我們證明了ADX112在熱電偶檢測中的高性能表現(xiàn)，不僅滿足了工業(yè)應(yīng)用中的嚴(yán)苛要求，還通過其內(nèi)置的高精度溫度傳感器，簡化了冷端補(bǔ)償?shù)膹?fù)雜性，提高了整體測量的精度和可靠性。

ADX112的推出，不僅豐富了類比半導(dǎo)體在模擬和數(shù)模混合芯片領(lǐng)域的產(chǎn)品線，也為熱電偶檢測技術(shù)的發(fā)展樹立了新的標(biāo)桿。我們相信，憑借其高性能、靈活性和成本效益，ADX112將為工業(yè)測量領(lǐng)域帶來更多創(chuàng)新的可能，助力客戶實(shí)現(xiàn)更高效、更智能的自動化控制系統(tǒng)。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求的日益增長，類比半導(dǎo)體將繼續(xù)致力于技術(shù)創(chuàng)新，推動高精度、高穩(wěn)定性能的芯片研發(fā)，滿足工業(yè)和汽車等市場的多樣化需求。我們期待與廣大客戶和合作伙伴攜手前進(jìn)，共創(chuàng)更加智能化和科技化的未來。