열전대 신호 조절기 및 냉접점 근처의 신호 조절

이 시리즈의 이전 부분에서는 모놀리식 열전대 신호 변환기의 작동 원리를 살펴보았습니다. 논의를 심화하면서 이 기사에서는 열전대 애플리케이션을 위한 몇 가지 다른 옵션, 즉 AD594/AD595, MAX6675 및 ADS1220을 살펴봅니다. 이전 기사의 기본 개념 중 일부는 여기에서 논의된 열전대 컨디셔너에도 적용됩니다. 예를 들어, 이러한 신호 처리기는 모두 열전대의 냉접점 근처에 배치해야 합니다. 그러나 일부 기능은 장치마다 다를 수 있습니다.

간결함을 유지하기 위해 주로 각 장치의 주요 기능에 중점을 두도록 노력하겠습니다.

AD594/AD595는 증폭기와 냉접점 보상기를 단일 패키지에 통합한 완전한 열전대 신호 조절기입니다. 그림 1은 장치의 기능 블록 다이어그램과 기본 단일 공급 연결을 보여줍니다.

회로의 기본 부분은 오른쪽 차동 증폭기(이득 G 포함), 주 증폭기(+A) 및 핀 8과 5 사이의 내부 저항기에 의해 생성된 피드백 루프입니다. 왼쪽 차동 쌍은 열전대 전압을 피드백 루프의 합산 노드에 적용합니다. "Ice Point Comp" 블록은 냉접점 보상(CJC) 전압을 생성하고 이를 오른쪽 차동 쌍을 통해 열전대 루프에 추가합니다.

AD594/AD595 데이터시트에서 이 회로의 작동 방식에 대한 자세한 내용을 확인할 수 있습니다. 이러한 세부 사항을 더 자세히 설명하지 않고도 최종 결과는 장치가 열전대에 직접 연결되고, 냉접점 보상 및 증폭을 수행하고, 10mV/°C 출력을 생성하도록 설계된다는 것입니다. 예를 들어, AD594에 연결된 J형 열전쌍의 경우 열접점 온도가 50°C일 때 출력은 약 500mV입니다.

AD594 및 AD595는 각각 J형 및 K형 열전대의 특성 곡선과 일치하도록 레이저 웨이퍼 트리밍으로 사전 보정되었습니다.

이전 기사에서는 열전대 신호 조절기이기도 한 AD849x가 단일 레일 공급 장치로 구동되는 경우에도 음의 온도를 측정할 수 있다는 점을 논의했습니다. AD849x와 달리 AD594/AD595는 0°C 미만의 온도를 측정하려면 이중 레일 공급 장치가 필요합니다.

AD594/AD595의 흥미로운 특징 중 하나는 내부 회로의 특정 중요한 노드를 패키지 핀에서 사용할 수 있다는 것입니다. 예를 들어 핀 8은 장치의 내부 피드백 경로에 연결됩니다. 또한 오른쪽 차동 증폭기에 적용되는 CJC 전압은 핀 3과 5에서 사용할 수 있습니다. 이러한 노드를 패키지 핀에서 사용할 수 있게 하면 애플리케이션에 따라 조정될 수 있는 보다 유연한 신호 컨디셔너를 가질 수 있습니다. 요구 사항.

이를 염두에 두고 피드백 저항기에 대한 액세스가 실제로 어떻게 사용될 수 있는지 살펴보겠습니다. 그림 1에 표시된 것처럼 정상적인 작동 조건에서는 핀 9와 8이 함께 묶여 있습니다. 이는 증폭기 출력을 장치 이득을 설정하는 내부 피드백 저항기에 연결합니다. 내부 피드백 네트워크는 10mV/°C 출력을 생성하도록 공장에서 교정되었습니다. 그러나 이득을 조정하기 위해 핀 9와 5 사이에 추가 저항을 배치할 수 있습니다. 이 외부 저항은 내부 피드백 저항과 병렬로 연결되어 증폭기 이득을 조정할 수 있습니다. 핀 9와 8 사이의 연결을 제거하여 내부 저항을 외부 저항으로 교체할 수도 있습니다.

그림 2는 피드백 저항을 조정하여 이득 교정을 보여줍니다.

위 다이어그램은 AD594/AD595를 사용하여 화씨 단위(10mV/°F)의 온도에 비례하는 출력을 생성하는 방법을 보여줍니다. 다음으로 온도 눈금 변환에 대한 다음 방정식을 고려해 보겠습니다.

\[도\,화씨=\frac{9}{5}(도\,섭씨)+32\]

해당 방정식에서 우리는 10mV/°F에서 변경되는 출력을 갖기 위해 이득을 \(\frac{9}{5}\)만큼 증가시키고 적절한 오프셋 값을 추가해야 함을 확인할 수 있습니다. 공장에서 보정된 값인 10mV/°C보다 높습니다.