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温度传感器实例中的噪声是100mV方波

随着现代科技的发展,温度传感器技术的应用越来越广泛。其中,在温度传感器家族中占有重要地位的成员——温度传感器的应用也深入了各个领域。
一、     传感器定义
   什么叫传感器?从广义上讲,传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置;简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。所以它由敏感元器件(感知元件)和转换器件两部分组成,有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号,本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多,就其感知外界信息的原理来讲,可分为①物理类,基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类,基于化学反应的原理。③生物类,基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类(还有人曾将传感器分46类)。

  温度传感器在噪声环境中采用数字温度感测方法是困难的。噪声容易耦合到温度传感器感测电路中并可能导致大的温度误差。事实上,1个很强的噪声环境可能完全淹没温度测量,使任何结果都无用。

  而更糟的是,温度传感器对于这种应用直到现在为止在数字传感器的前端增加1个满足要求的滤波器已是不可能的。这是因为与滤波器有关的电容和电阻干扰所用的测量技术,导致偏移,引起温度结果的误差。嵌入在最新数字传感器中的串联电阻补偿技术意味着已不再是这种情况。

  例如,在ADT7461的D+和D-输入之间增加1个简单的R-C-R滤波器可降低或消除温度测量中的噪声影响(见图1)。远程传感器是1个连接成二极管的标准PNP晶体管。其发射极连接到ADT7461的D+引脚,而基极和集电极连接到D-输入。滤波器由100Ω的两个电阻器和1个1nF电容器组成。

      置滤波器尽可能的靠近D+和D-输入。此滤波器具有1.6MHz截止频率。没有滤波器时,温度测量误差可能达80℃或更大。有了滤波器使误差降到1℃以下是可能的,
温度传感器这种电路配置应用于噪声环境是理想的。

  根据所需要的截止频率可用另外的电阻和电容值来构建滤波器。最大电容值限制为2.2nF,因为任何较高值的电容会影响温度测量。温度传感器同样,对于D+和D-通路总电阻值限制在3KΩ。

  通常,在远程传感器和标准数字温度传感器之间通路上的任何电阻都会影响温度测量的精度。一般,与传感器串联的杂散电阻每欧姆所测量的温度值有0.5℃偏移。

  然而,ADT7461自动消除高达3KΩ串联电阻的影响。这种特性允许把滤波器放置在ADT7461和远程传感器之间。图1中的滤波器示出对外部传感器在D+和D-通路为100Ω电阻。用户不需要定标。另外,与印刷电路板迹线或其他连接器有关的任何电阻也将消除,这允许把远程温度传感器放置在远离ADT7461一定距离的地方。

    
温度传感器在强噪声环境中滤波器是如何有效。温度传感器该实例中的噪声是100mV方波,从同相位加到D+和D-通路。不放置滤波器时,ADT7461温度测量误差高达50℃。系统中这种噪声电平无滤波器时采用温度监控IC是不可能的。靠采用滤波器,可使误差降到小于1℃,低于器件所标定的±1℃精度。同样,滤波器可以降低差分噪声,即D+和D-通路中非同相噪声。

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