用ADuc834实现可手持的高准确度温度测量

　　一概述

　　ADuc834是AD公司近年推向市场的集成模拟数字芯片。该芯片采用52脚贴片封装形式，在约IcmZ的面积上以8051为内核，集成了常用的模拟、数字电路。其中包括:一路24一bitA/D转换器，一路16一bitA心转换器，62Kb户esEEpRoM程序存储器，4KbytesEEPRoM数据存储器，23o4bytesRAM，一路12一bitDAC，两路可加的ZoouA恒流源。睡眠状态下电流仅20uA，非常适合兼容电池供电的高准确度仪器设计应用。ADuc834功能结构图如下:

　　二适用性分析

　　对于以热电阻类器件为传感器的测量电路，其普遍的测量原理为V=lxR的物理学公式。为实现较高准确度的测量，避免传输导线引入附加电阻，通常采取四线制测量方式。本温度计即采用以上原理进行设计，下面对ADuc834设计目的适用性进行分析。

　　1A刀D转换器

　　该芯片集成了一路24一bit和一路16一b心一△A心转换器。艺~△A刀〕转换器具有结构简单，实现高位数转换成本低廉的优点。但同时也存在着转换速度慢的劣势。该芯片集成的A刀D转换器转换速率最大仅为105Hz，但是对于以缓变为特征的气象要素的测量，其转换速率完全可以满足使用要求。同时，由于2.△A心转换器在设计时具备数字滤波功能，可以在一定程度上解决使用环境中的工频干扰问题，所以只要转换速率优于50Hz，即可满足仪器设计的需要。

　　以铂电阻为传感器的测温电路，其测试的物理量为电阻值，电阻值和温度值存在以下关系:

　　Rt一一在某一温度场下铂电阻传感器的阻值

　　RO一一在温度为0℃时铂电阻传感器的阻值

　　A-- 3.90802*10'3;

　　B--0.5802*10};

　　C--4.2735*10'}z，温度为负值;

　　一一一心温度为正值。

　　对此公式求导有:

　　再次求导有

　　(1)式反映了铂电阻的阻值随温度变化的敏感程度，(2)式反映了敏感程度的变化情况。由(2)式可见，由于温度变化范围相对很小，且C的值仅为B值的百万分之一，所以在温度计测量范围内，敏感程度随温度的上升而下降。也即温度值越高，由电阻值测量的误差引入的温度测量误差越大。为严格设计，以温度为100℃时电阻值误差对温度误差的影响作为电阻一温度误差变换的系数，通过计算为△卜2.637△R;

　　由此考虑ADuc834所集成的ADC，其在量程为160mv时，分辨率为17位，则引入的量化误差为l瓜18，即3.5即m，而非线性误差为15ppm，由此引入的测量误差为巧.47ppm。对于以11nA电流驱动的铂电阻，在以100℃为满量程时，其上限输出电压为138.5mV，折算ADC引入的电阻测量误差为17.87即m，即为0.00245。，折算为温度误差为0.0065℃。可见，此ADC存在应用于预期测量不确定度为0.03℃的温度计的可能性。