1 熱電偶測量及冷端補償

　　如圖4所示，在本應用中，MAX1402工作在緩沖方式，以便允許在前端采用比較大的去耦電容(用來消除熱電偶引線拾取的噪聲)。為適應輸入緩沖器的共模范圍，采用參考電壓對AIN2輸入加以偏置。在使用熱電偶測溫時，要獲得精確的測量結果，必須進行冷端補償。

　　熱電偶輸出電壓可表示為

　　V=a(t1-tref)

　　其中a是與熱電偶材料有關的Seebeck常數，t1是待測溫度，tref 是接線盒處的溫度。為了對tref 造成的誤差進行補償，可以在熱電偶輸出端采用二極管補償;也可以測出接線盒處的溫度，然后用軟件進行補償。在本例中，差分輸入通道AIN3、AIN4被用來測量P-N結的溫度(用內部200uA電流源加以偏置)。

　　2 3線和4線RTD測量

　　鉑電阻溫度傳感器(RTD)被許多需要測量溫度的應用所優選，因為它們具有優異的精度和互換性。一個在0℃時具有100 Ω電阻的RTD，到+266℃時電阻會達到200 Ω，靈敏度非常低，約為△R/△t=100 Ω/266℃。200 uA的激勵電流在0℃時可產生20mV輸出，+266~C時輸出40mV。MAX1402可直接處理這種低電平的信號。

　　根據不同應用，引線電阻對于測量精度會產生不同程度的影響。一般來講，如果RTD靠近轉換器，采用最簡單的兩線結構即可;而當RTD比較遠時，引線電阻會疊加入RTD阻抗，并給測量結果引入顯著誤差。這種情況通常采用3線或4線RTD配置，如圖5所示。

　　MAX1402內部兩個匹配的200 uA電流源可用來補償3線或4線RTD配置中引線電阻造成的誤差。在3線配置中，兩個匹配的200 uA電流源分別流過RL1和RL2這樣，AIN1和AIN2端的差分電壓將不受引線電阻的影響。這種補償方法成立的前提是兩條引線材質相同，并具有相同的長度，還要求兩個電流源的溫度系數精確匹配(MAX1402為5×10-6/℃)。4線配置中引線電阻將不會引入任何誤差，因為在連接到AIN1和AIN2的

　　測量引線中基本上沒有電流流過。在此配置中，電流源OUT1被用來激勵RTD傳感器，電流源OUT2被用來產生參考電壓。在這種比例型配置中，RTD的溫漂誤差(由RTD激勵電流的溫漂引起)被參考電壓的漂移補償。

　　3 智能4~20mA變送器

　　老式的4～20mA變送器采用一個現場安裝的敏感元件感測一些物理信息，例如壓力或溫度等，然后產生一個正比于待測物理量的電流，電流的變化范圍標準化為4～20mA。電流環具有很多優點：測量信號對于噪聲不敏感;可以方便地進行遠端供電。第二代4～20mA變送器在遠端進行一些信號處理，通常采用微控制器和數據轉換器，如圖6所示。
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　　這種變送器首先將信號數字化，然后采用微控制器內置的算法進行處理，對增益和零點進行標準化，對傳感器進行線性化，最后再將信號轉換到模擬域，作為一個標準電流通過環路傳送。第三代4~20mA變送器被稱為“靈巧且智能”，實際上是在前述功能的基礎上增加了數字通信(和傳統的4—20mA信號共用同一條雙絞線)。利用通信信道可以傳送一些控制和診斷信號。MAX1402這樣的低功耗器件對于此類應用非常適合，250 uA的功耗可以為變送器中的其余電路節省出可觀的功率。智能變送器所采用的通信標準是Hart協議。這是一種基于Bell 202電信標準的通信協議，工作于頻移鍵控方式(FSK)。數字信號由兩種頻率組成：1200Hz和2200Hz，分別對應于數碼1和0。兩種頻率的正弦波

　　疊加在直流模擬信號上，通過同一條電纜同時傳送。因為FSK信號的平均值總是零，因此4—20mA模擬信號不會受到影響。在不干擾模擬信號的前提下，數字通信信號具有每秒更新2—3個數據的響應速度。通信所需的最小環路阻抗是23 Ω。

　　小結

??????? 在高集成度調理系統出現之前，過程控制通常采用多個獨立的芯片實現信號調理和處理?！?△技術降低了這部分電路的成本、空間需求和功率需求(事實上多數應用只需要+3V/+5V單電源)。這種特性尤其適合于電池供電的便攜系統。元件數量的降低同時還改善了系統的可靠性。