MAX1358數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以使用內(nèi)部或外部晶體管PN結(jié)測量溫度。圖1顯示了內(nèi)部溫度電路和外部電路。電流源提供恒定電流，在晶體管上產(chǎn)生電壓(V(BE))。電流源可編程產(chǎn)生多達四種電流。對于每個電流，通過晶體管的電壓降是用集成的ADC測量的。ADC具有TEMP+、TEMP-、AIN1、AIN2和AGND輸入。這些測量值用在一個方程中來確定結(jié)溫。

內(nèi)部四電流法

內(nèi)部四電流法需要在溫度測量方程中使用8個測量值。下面的公式1用于四電流測量。

方程1。四電流溫度測量方程。

將I(1)、I(2)、I(3)、I(4)代入分母:

地點:

T(MEAS) =開爾文溫度
Q =電子電荷= 1.60219 × 10(-19)庫侖
NV(BE1) =以I(1)為電流源的ADC re
NV(BE2) =以I(2)為電流源的ADC re
NV(BE3) =以I(3)為電流源的ADC re
NV(BE4) =以I(4)為電流源的ADC re
V(REF) = ADC參考電壓= 1.251V (typp)
N =二極管理想度= 1.000(類型)
k =波爾茲曼常數(shù)= 1.3807 × 10(-23)焦耳/開爾文
I(1) =電流源低整定值(4μA)
I(2) =電流源高整定值(60μA)
I(3) =電流源高整定值(64μA)
I(4) =電流源高整定值(120μA)
NV(R1) =以I(1)為電流源的ADC re
NV(R2) =以I(2)為電流源的ADC re
NV(R3) =以I(3)為電流源的ADC re
NV(R4) =以I(4)為電流源的ADC re
2(16) = MAX1358 16位ADC的ADC步數(shù)

要將測量的開爾文溫度轉(zhuǎn)換為攝氏度，使用以下公式:

°c = k - 273.15

操作步驟使用內(nèi)部晶體管

測量內(nèi)部晶體管和內(nèi)部電阻兩端電壓的過程施加來自電流源的電流，并測量產(chǎn)生的V(BE)和V(R)。

步驟1。啟用Reference和ADC

通過在REF_SDC寄存器中設(shè)置REFV[1:0]位為0x01，使能內(nèi)部1.251V參考和增益為1.0的參考緩沖區(qū)。

通過在ADC寄存器中設(shè)置ADCE位來啟用ADC。啟用內(nèi)部參考和ADC。注:ADC的默認參數(shù)為單極、正極性、單次轉(zhuǎn)換、內(nèi)部基準、單位增益、每秒10個采樣、正轉(zhuǎn)換。

步驟2。校正ADC

通過將ADC寄存器中的mode[2:0]位設(shè)置為0x07，將ADC轉(zhuǎn)換模式設(shè)置為自偏移和增益校準。通過在ADC寄存器中設(shè)置STRT位啟動ADC轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在對ADC進行校準。ADC寄存器中的Mode[2:0]位被自動清除。這將使ADC恢復(fù)正常操作。

步驟3。設(shè)置內(nèi)部溫度傳感器電流源

通過將TEMP_CTRL寄存器中的IMUX[1:0]位設(shè)置為0x01來設(shè)置內(nèi)部溫度傳感器的電流源。

步驟4。設(shè)置I(1)電流源(4μA)

通過在TEMP_CTRL寄存器中設(shè)置IVAL[1:0]位為0x00來設(shè)置I(1)的電流源。

第5步。將ADC輸入的TEMP+設(shè)置為TEMP-

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x07來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器為TEMP+。通過在MUX寄存器中設(shè)置MUXN[3:0]為0x00，為TEMP設(shè)置ADC負復(fù)用器。

步驟6。使用ADC測量V(BE1)

V(BE1)電壓測量從TEMP+到TEMP-輸入到ADC。ADC已經(jīng)配置好，只需要轉(zhuǎn)換得到結(jié)果V(BE1)電壓。要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(BE1)，以供以后計算。

步驟7。設(shè)置ADC輸入V(R1)

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x09來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x00來設(shè)置ADC負復(fù)用器的TEMP-(與步驟5相同)。為了測量相對于AGND的TEMP-輸入，使用極性翻轉(zhuǎn)位。在ADC寄存器中設(shè)置POL位。ADC現(xiàn)在設(shè)置為TEMP-作為其正輸入，AGND作為其負輸入。

步驟8。使用ADC測量V(R1)

要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值，并將其保存為16位整數(shù)V(R1)，以供以后計算。

第9步。設(shè)置I(2)電流源(60μA)

通過在TEMP_CTRL寄存器中設(shè)置IVAL[1:0]位為0x01來設(shè)置I(2)的電流源。

第10步。將ADC輸入的TEMP+設(shè)置為TEMP-

通過清除ADC寄存器中的POL位，將極性翻轉(zhuǎn)器恢復(fù)正常。通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x07來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器為TEMP+。通過在MUX寄存器中設(shè)置MUXN[3:0]為0x00，為TEMP設(shè)置ADC負復(fù)用器。

步驟11。使用ADC測量V(BE2)

V(BE2)電壓測量從TEMP+到TEMP-輸入到ADC。ADC已經(jīng)配置好，只需要轉(zhuǎn)換得到結(jié)果V(BE2)電壓。要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(BE2)，以供以后計算。

步驟12。設(shè)置V(R2)的ADC輸入

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x09來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x00來設(shè)置ADC負復(fù)用器的TEMP-(與步驟5相同)。為了測量相對于AGND的TEMP-輸入，使用極性翻轉(zhuǎn)位。在ADC寄存器中設(shè)置POL位。ADC現(xiàn)在設(shè)置為TEMP-作為其正輸入，AGND作為其負輸入。

步驟13。使用ADC測量V(R2)

要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值，并將其保存為16位整數(shù)V(R2)，以供以后計算。

步驟14。設(shè)置I(3)電流源(64μA)

通過在TEMP_CTRL寄存器中設(shè)置IVAL[1:0]位為0x10來設(shè)置I(3)的電流源。

步驟15。將ADC輸入的TEMP+設(shè)置為TEMP-

通過清除ADC寄存器中的POL位，將極性翻轉(zhuǎn)器恢復(fù)正常。通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x07來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器為TEMP+。通過在MUX寄存器中設(shè)置MUXN[3:0]為0x00，為TEMP設(shè)置ADC負復(fù)用器。

步驟16。使用ADC測量V(BE3)

V(BE3)電壓測量從TEMP+到TEMP-輸入到ADC。ADC已經(jīng)配置好，只需要轉(zhuǎn)換得到結(jié)果V(BE3)電壓。要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(BE3)，以供以后計算。

步驟17。設(shè)置V(R3)的ADC輸入

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x09來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x00來設(shè)置ADC負復(fù)用器的TEMP-(與步驟5相同)。為了測量相對于AGND的TEMP-輸入，使用極性翻轉(zhuǎn)位。在ADC寄存器中設(shè)置POL位。ADC現(xiàn)在設(shè)置為TEMP-作為其正輸入，AGND作為其負輸入。

18步。使用ADC測量V(R3)

要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(R3)，以供以后計算。

步驟19。設(shè)置I(4)電流源(120μA)

通過在TEMP_CTRL寄存器中設(shè)置IVAL[1:0]位為0x11來設(shè)置I(4)的電流源。

20步。將ADC輸入的TEMP+設(shè)置為TEMP-

通過清除ADC寄存器中的POL位，將極性翻轉(zhuǎn)器恢復(fù)正常。通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x07來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器為TEMP+。通過在MUX寄存器中設(shè)置MUXN[3:0]為0x00，為TEMP設(shè)置ADC負復(fù)用器。

步驟21。使用ADC測量V(BE4)

V(BE4)電壓測量從TEMP+到TEMP-輸入到ADC。ADC已經(jīng)配置好，只需要轉(zhuǎn)換得到結(jié)果V(BE4)電壓。要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(BE4)，以供以后計算。

一步22。設(shè)置ADC輸入為V(R4)

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x09來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x00來設(shè)置ADC負復(fù)用器的TEMP-(與步驟5相同)。為了測量相對于AGND的TEMP-輸入，使用極性翻轉(zhuǎn)位。在ADC寄存器中設(shè)置POL位。ADC現(xiàn)在設(shè)置為TEMP-作為其正輸入，AGND作為其負輸入。

23步。使用ADC測量V(R4)

要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(R4)，以供以后計算。

24步。計算溫度

溫度的計算公式如式1所示。這個方程可以通過事先把常數(shù)乘除來化簡。將該常數(shù)應(yīng)用于如下所示的方程2。

方程2。簡化的四電流溫度測量方程。

使用實際數(shù)據(jù)的四電流方法示例

在室溫下，使用上述程序在評估(EV)試劑盒上測量溫度，結(jié)果如下。

利用上式2，代入實測值:

求解溫度產(chǎn)率方程:T(MEAS) = 300.19K

將結(jié)果從開爾文轉(zhuǎn)換為攝氏度得到:°C = 300.19 - 273.15 = 27.04°C

這是在室溫下的測量值。沒有對增益和偏置進行校正。下面詳細介紹增益和失調(diào)校正。

外置四電流法

外部四電流法與內(nèi)部四電流法相同，除了必須將內(nèi)部電流源多路復(fù)用器更改為將電流源直接輸出AIN1或AIN2。ADC輸入多路復(fù)用器也必須更改為使用AIN1和AIN2作為ADC輸入。

外部組件的連接如圖1所示。為此應(yīng)用選擇的外部晶體管是安森美半導(dǎo)體(SM)，零件號MMBT2N3904LT1。其他晶體管或二極管也可以選擇。所選擇的電阻器是松下 的低成本表面貼裝4.02 2k 1%尺寸0805 1/8瓦，部件號ERJ-6ENF4021V。選擇這個值電阻來匹配內(nèi)部電阻，它通常是4K歐姆。

使用外部晶體管

測量外部晶體管和外部電阻電壓的過程與內(nèi)部四電流方法類似，除了必須選擇電流源來驅(qū)動AIN1或AIN2，并且必須選擇不同的輸入來讀取外部V(be)和V(R)。

步驟1。啟用Reference和ADC

通過在REF_SDC寄存器中設(shè)置REFV[1:0]位為0x01，使能內(nèi)部1.251V參考和增益為1.0的參考緩沖區(qū)。

通過在ADC寄存器中設(shè)置ADCE位來啟用ADC。啟用內(nèi)部參考和ADC。注:ADC的默認參數(shù)為單極、正極性、單次轉(zhuǎn)換、內(nèi)部基準、單位增益、每秒10個采樣、正轉(zhuǎn)換。

步驟2。校正ADC

通過將ADC寄存器中的mode[2:0]位設(shè)置為0x07，將ADC轉(zhuǎn)換模式設(shè)置為自偏移和增益校準。通過在ADC寄存器中設(shè)置STRT位啟動ADC轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在對ADC進行校準。ADC寄存器中的Mode[2:0]位被自動清除。這將使ADC恢復(fù)正常操作。

步驟3。設(shè)置內(nèi)部AIN1的電流源

通過在TEMP_CTRL寄存器中將IMUX[1:0]位設(shè)置為0x10來設(shè)置內(nèi)部溫度傳感器的電流源。

步驟4。設(shè)置I(1)電流源(4μA)

通過在TEMP_CTRL寄存器中設(shè)置IVAL[1:0]位為0x00來設(shè)置I(1)的電流源。

第5步。設(shè)置AIN1的ADC輸入為AIN2

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x00來設(shè)置AIN1的ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x07，設(shè)置ADC負復(fù)用器為AIN2。

步驟6。使用ADC測量V(BE1)

測量從AIN1到AIN2輸入到ADC的V(BE1)電壓。ADC已配置，只需要轉(zhuǎn)換以獲得結(jié)果V(BE1)電壓。要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(BE1)，以供以后計算。

步驟7。設(shè)置ADC輸入V(R1)

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x09來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x07，設(shè)置ADC負復(fù)用器為AIN2。為了測量相對于AGND的AIN2輸入，極性翻轉(zhuǎn)位被使用。在ADC寄存器中設(shè)置POL位。ADC現(xiàn)在設(shè)置為AIN2作為其正輸入，AGND作為其負輸入。

步驟8。使用ADC測量V(R1)

要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值，并將其保存為16位整數(shù)V(R1)，以供以后計算。

第9步。設(shè)置I(2)電流源(60μA)

通過在TEMP_CTRL寄存器中設(shè)置IVAL[1:0]位為0x01來設(shè)置I(2)的電流源。

第10步。設(shè)置AIN1的ADC輸入為AIN2

通過清除ADC寄存器中的POL位，將極性翻轉(zhuǎn)器恢復(fù)正常。通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x00來設(shè)置AIN1的ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x07，設(shè)置ADC負復(fù)用器為AIN2。

步驟11。使用ADC測量V(BE2)

測量從AIN1到AIN2輸入到ADC的V(BE2)電壓。ADC已經(jīng)配置好，只需要轉(zhuǎn)換得到結(jié)果V(BE2)電壓。要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(BE2)，以供以后計算。

步驟12。設(shè)置V(R2)的ADC輸入

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x09來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x07，設(shè)置ADC負復(fù)用器為AIN2。為了測量相對于AGND的AIN2輸入，極性翻轉(zhuǎn)位被使用。在ADC寄存器中設(shè)置POL位。ADC現(xiàn)在設(shè)置為AIN2作為其正輸入，AGND作為其負輸入。

步驟13。使用ADC測量V(R2)

要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值，并將其保存為16位整數(shù)V(R2)，以供以后計算。

步驟14。設(shè)置I(3)電流源(64μA)

通過在TEMP_CTRL寄存器中設(shè)置IVAL[1:0]位為0x10來設(shè)置I(3)的電流源。

步驟15。設(shè)置AIN1的ADC輸入為AIN2

通過清除ADC寄存器中的POL位，將極性翻轉(zhuǎn)器恢復(fù)正常。通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x00來設(shè)置AIN1的ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x07，設(shè)置ADC負復(fù)用器為AIN2。

步驟16。使用ADC測量V(BE3)

測量從AIN1到AIN2輸入到ADC的V(BE3)電壓。ADC已經(jīng)配置好，只需要轉(zhuǎn)換得到結(jié)果V(BE3)電壓。要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(BE3)，以供以后計算。

步驟17。設(shè)置V(R3)的ADC輸入

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x09來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x07，設(shè)置ADC負復(fù)用器為AIN2。為了測量相對于AGND的AIN2輸入，極性翻轉(zhuǎn)位被使用。在ADC寄存器中設(shè)置POL位。ADC現(xiàn)在設(shè)置為AIN2作為其正輸入，AGND作為其負輸入。

18步。使用ADC測量V(R3)

要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(R3)，以供以后計算。

步驟19。設(shè)置I(4)電流源(120μA)

通過在TEMP_CTRL寄存器中設(shè)置IVAL[1:0]位為0x11來設(shè)置I(4)的電流源。

20步。將ADC輸入的TEMP+設(shè)置為TEMP-

通過清除ADC寄存器中的POL位，將極性翻轉(zhuǎn)器恢復(fù)正常。通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x00來設(shè)置AIN1的ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x07，設(shè)置ADC負復(fù)用器為AIN2。

步驟21。使用ADC測量V(BE4)

從ADC的AIN1到AIN2輸入端測量V(BE4)電壓。ADC已經(jīng)配置好，只需要轉(zhuǎn)換得到結(jié)果V(BE4)電壓。要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(BE4)，以供以后計算。

一步22。設(shè)置ADC輸入為V(R4)

通過在MUX寄存器中將MUXP[3:0]設(shè)置為0x09來設(shè)置ADC正輸入多路復(fù)用器。通過在MUX寄存器中將MUXN[3:0]設(shè)置為0x07，設(shè)置ADC負復(fù)用器為AIN2。為了測量相對于AGND的AIN2輸入，極性翻轉(zhuǎn)位被使用。在ADC寄存器中設(shè)置POL位。ADC現(xiàn)在設(shè)置為AIN2作為其正輸入，AGND作為其負輸入。

23步。使用ADC測量V(R4)

要開始ADC轉(zhuǎn)換，在ADC寄存器中設(shè)置STRT位。ADC將進行轉(zhuǎn)換，結(jié)果將在DATA寄存器中。讀取DATA寄存器值并將其保存為16位整數(shù)V(R4)，以供以后計算。

24步。計算溫度

溫度計算與四電流內(nèi)部法相同。使用該方法與八個保存的測量值計算外部溫度。

增益和失調(diào)校正

TEMP_CAL寄存器用于校正溫度測量電路中的增益和偏移誤差。為了校正增益和偏移誤差，使用以下公式。

T(ACTUAL) = g(T(MEAS)) + T(OFFSET)

方程3。增益和偏移校正方程。

增益和偏移校正程序

下面詳細介紹了增加增益和偏移校正的過程。該程序從增益和偏移校正寄存器中讀取值。然后用兩個公式計算增益和偏移量。將得到的修正值應(yīng)用于上面的公式3。

步驟1。測量和計算溫度

使用內(nèi)部或外部晶體管的程序，并將結(jié)果保存為T(MEAS)，以用于上述校正公式。

步驟2。讀取TGAIN寄存器

讀取TEMP_CAL寄存器并保存上面的字節(jié)TGAIN[7:0]，以便在下面的公式中使用。它應(yīng)該保存為帶類型符號的整數(shù)。

步驟3。計算增益校正系數(shù)

使用上面保存的值，將此值應(yīng)用于下面的增益公式。

增益= 0.9025 + TGAIN × 0.000576

方程4。增益公式方程。

步驟4。讀取TOFFS寄存器

讀取TEMP_CAL寄存器并保存低位字節(jié)TOFFS[5:0]，以便在下面的公式中使用。數(shù)據(jù)應(yīng)該保存為帶類型符號的整數(shù)。不要右移數(shù)據(jù)。

第5步。計算偏移校正系數(shù)

使用上面保存的偏移值，將該值應(yīng)用于下面的增益公式。

偏移量= -14.0 + TOFFS × 0.3125

方程5。偏移量修正方程。

步驟6。計算校正溫度

在下面的溫度方程中使用上面計算的增益和偏置值。

T(實際)=增益× T(平均值)+偏移量

結(jié)論

MAX1358具有測量內(nèi)部芯片溫度的內(nèi)部電路。內(nèi)部電路也可以與外部晶體管一起用于低成本的遠程溫度傳感器。本應(yīng)用說明中描述的四電流溫度測量方法可用于達到MAX1358數(shù)據(jù)表中規(guī)定的±0.5和±1.0的典型精度。