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      如何在噪聲環境中保護數字溫度傳感器
      中儀華世
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      在噪聲環境中使用數字溫度傳感器的方法是很困難的。噪聲容易同溫度傳感器電路耦合從而導致很大的溫度測量誤差。事實上,噪聲環境可能完全淹沒溫度測量結果并使所有結果喪失利用價值。

      更糟糕的是,在這樣的應用中,我們迄今為止還無法在數字溫度傳感器之前增加足夠的濾波器。這是因為同濾波器有關的電容和電阻與所使用的測量技術相互干擾,加入濾波器將引起傳感器偏移進而造成測量結果錯誤。嵌入在最新數字傳感器中的串聯電阻抵消技術的出現,意味著這種情況將不再存在。

      例如,在ADT7461的D+和D-輸入端之間增加一個簡單的R-C-R濾波器可以減少或消除在溫度測量電路上的噪聲效應(見圖)。遠程傳感器是一種連接了二極管的標準PNP晶體管,其發射極被連接到ADT7461的D+引腳,基極和集電極連接到D-引腳。該濾波器包含兩個100Ω的電阻和一個1nF的電容。

      把該濾波器盡可能地放在接近D+和D-輸入端的地方并按圖示進行連接。該濾波器的截止頻率為1.6 MHz。如果不放置濾波器,溫度測量誤差可以達到80℃或更高!加入濾波器之后,測量誤差可以下降到1℃以下,因此這個電路非常適合于高噪聲環境。

      可以使用其它數值的電阻和電容來構建滿足截止頻率要求的濾波器:電容的最大值應低于2.2 nF,因為任何更高的數值將對溫度測量產生影響;同樣,D+和D-上的電阻加起來最大不應超過3 kΩ。

      通常,在遠程傳感器和標準的數字溫度傳感器之間的任何電阻都將影響溫度測量的精度,比如,對于與傳感器串聯的寄生電阻,每歐姆將導致0.5℃的偏移。

      然而,ADT7461可以自動抵消最大為3 kΩ的串聯電阻效應,正是這個特性使我們可以在ADT7461和遠程傳感器之間加入濾波器。圖中的濾波器在連接到外部傳感器的D+和D-路徑上都使用了100 Ω的電阻。這兩個電阻無需用戶校準,實際上,任何同PCB引線或其它連接器有關的電阻將被抵消掉,從而允許遠程傳感器被放在距ADT7461一定距離的地方。

      圖2顯示了該濾波器在高噪聲環境中的有效性。這個例子中把噪聲為100mV的方波以相同的相位加到D+和D-路徑上,在不加濾波器時,ADT7461的溫度測量誤差最高達50℃,加入濾波器后誤差被減小到低于1℃,這個數值低于該器件給定的±1℃精度。類似地,該濾波器也可以降低差分噪聲,即在D+和D-路徑上不同相的噪聲。


       

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