集成冷结温度补偿的 精密热电偶放大器 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 功能框图 特性 应用 J或K型热电偶温度测量 设定点控制器 摄氏温度计 通用冷结补偿器 白色家电(烤箱、炉灶)温度测量 废气温度检测 催化转换器温度检测 概述 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497均为集成热电偶冷结补 偿器的精密仪表放大器。冰点基准与预校准放大器的结 合，使其能直接从热电偶信号产生高电平(5mV/°C)输出。 这些器件既可以用作独立温度计，也可以用作使用固定或 远程设定点控制的开关输出设定点控制器。 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497可以采用单端电源(低于 3V)供电；通过偏置基准输入，可以测量0°C以下的温度。 为使自热效应最小，无负载的AD849x的总电源电流典型值 为180μA，但它也能向负载提供超过±5 mA的电流。 AD8494和AD8496通过激光晶圆调整进行预校准，与J型(铁 -康铜)热电偶的特性相匹配；AD8495和AD8497经过激光 调整，与K型(铬镍-铝镍)热电偶的特性相匹配。各器件的 优化环境温度范围见表1。 SENSE –IN 1MΩ AD8494/AD8495/ AD8496/AD8497 ESD AND OVP A2 COLD JUNCTION COMPENSATION THERMOCOUPLE +IN A3 OUT A1 ESD AND OVP REF 08529-020 低成本、易于使用 针对J或K型热电偶预校准 内部冷结补偿 高阻抗差分输入 独立的5 mV/°C温度计 基准引脚提供失调调整功能 热电偶断开检测 激光晶圆调整至1°C初始精度和0.025°C/°C环境温度抑制 低功耗：<1 mW (VS = 5 V) 宽电源电压范围 单电源供电：2.7 V至36 V 双电源供电：±2.7 V至±18 V 8引脚小型MSOP封装 图1. 表1.器件温度范围 优化温度范围 热电偶 产品型号 类型 AD8494 J AD8495 K AD8496 J AD8497 K 环境温度 （基准结温) 0°C 至 50°C 0°C 至 50°C 25°C 至 100°C 25°C 至 100°C 测量结温 J 型全范围 K 型全范围 J 型全范围 K 型全范围 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497支持宽电源电压范围。 在5V单电源下，5mV/°C输出使这些器件可以覆盖近1000 度的热电偶温度范围。 在3V电源下，AD8494/AD8495/AD8496/AD8497可以直接 与低电源电压ADC接口。这些器件也可以采用高达36V的 电源供电，支持要求宽共模输入范围的工业系统。 产品聚焦 1. 单IC封装的完整、精密激光晶圆调整的热电偶信号调 理系统。 2. 灵活的引脚分配允许其用作设定点控制器或独立的摄 氏温度计。 3. 加固型输入可以承受4kVESD，并提供高达VS±25V的 过压保护(OVP)。 4. 差分输入可以抑制热电偶引脚上的共模噪声。 5. 采用单电源时，可以偏置基准引脚电压以测量0°C。 6. 采用8引脚小型MSOP封装，完全符合RoHS标准。 Rev. 0 Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Fax: 781.461.3113 ©2009–2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 目录 特性 ................................................................................................... 1 热电偶......................................................................................11 应用 ................................................................................................... 1 热电偶信号调理器................................................................11 概述 ................................................................................................... 1 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497架构 ...........................11 功能框图 ........................................................................................... 1 最大误差计算.........................................................................12 产品聚焦 ........................................................................................... 1 获得最佳电路性能的建议...................................................13 修订历史.......................................................................................2 应用信息 ..........................................................................................14 技术规格................................................................................3 基本连接 .................................................................................14 绝对最大额定值 ............................................................................. 5 环境温度传感器 ....................................................................14 热阻............................................................................................ 5 设定点控制器.........................................................................15 ESD警告..........................................................................5 测量负温度 .............................................................................15 引脚配置和功能描述................................................................6 基准引脚提供失调调整功能 ..............................................15 典型工作特性................................................................................... 7 外形尺寸 ..........................................................................................16 工作原理......................................................................................... 11 订购指南 .................................................................................16 修订历史 2010年7月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 技术规格 除非另有说明，+VS = 5 V，−VS = 0 V，V+IN = V−IN = 0 V，VREF = 0 V，TA = TRJ = 25°C，RL = 100 kΩ。规格不包括热电偶本身的 增益和失调误差。TA为AD849x的环境温度；TRJ为热电偶基准结温；TMJ为热电偶测量结温。 表2 参数 温度精度 初始精度 AD8494/AD8495 AD8496/AD8497 环境温度抑制1 AD8494/AD8495 AD8496/AD8497 增益误差2,3 AD8494/AD8495 AD8496/AD8497 传递函数 测试条件/注释 最小值 A级 典型值 最大值 最小值 电源 工作电压范围6 单电源 双电源 静态电流 单位 3 3 1 1.5 °C °C TA = TRJ = 0°C 至 50°C TA = TRJ = 25°C to 100°C VOUT = 0.125 V to 4.125 V 0.05 0.05 0.025 0.025 °C/°C °C/°C 0.3 0.3 0.1 0.1 % % mV/°C +VS – 1.6 −VS + 25 50 0.5 0.3 0.5 V V nA nA °C/V °C/V −VS – 0.2 +VS – 25 25 VCM = 0 V 至 3 V +VS = 2.7 V 至 5 V f = 0.1 Hz 至 10 Hz, TA = 25°C f = 1 kHz, TA = 25°C f = 1 kHz, TA = 25°C 基准输入 输入电阻 输入电流 电压范围 输出增益 输出 输出电压范围 短路电流5 动态响应 −3 dB带宽 AD8494 AD8495/AD8497 AD8496 0.1%建立时间 AD8494 AD8495/AD8497 AD8496 最大值 TA = TRJ = TMJ = 25°C TA = TRJ = 60°C, TMJ = 175°C 5 输入 输入电压范围 过压范围 输入偏置电流4 输入失调电流 共模抑制 电源抑制 噪声 电压噪声 电压噪声密度 电流噪声密度 C级 典型值 5 +VS – 1.6 −VS + 25 50 1.5 1 0.5 −VS – 0.2 +VS – 25 25 0.8 32 100 0.8 32 100 μV p-p nV/√Hz fA/√Hz 60 25 60 25 kΩ μA V V/V −VS +VS −VS 1 −VS + 0.025 +VS 1 7 +VS – 0.1 −VS + 0.025 7 +VS – 0.1 V mA 30 25 31 30 25 31 kHz kHz kHz 36 40 32 36 40 32 μs μs μs 4 V output step 2.7 ±2.7 180 Rev. 0 | Page 3 of 16 36 ±18 250 2.7 ±2.7 180 36 ±18 250 V V μA AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 参数 温度范围(TA) 额定性能 AD8494/AD8495 AD8496/AD8497 工作范围 测试条件/注释 最小值 A级 典型值 0 25 −40 1 最大值 最小值 50 100 +125 0 25 −40 C级 典型值 最大值 单位 50 100 +125 °C °C °C 环境温度抑制衡量冷结温度发生一定的变化时，输出测量结果(°C)所发生的变化。对于AD8494和AD8495，环境温度抑制定义为0°C和50°C两个环境温度下计算 的误差连线的斜率。对于AD8496和AD8497，环境温度抑制定义为25°C和100°C两个环境温度下计算的误差连线的斜率。 2 误差不包括热电偶增益误差或热电偶非线性误差。 3 采用100 kΩ负载时，如果测量结温超过约880°C(AD8494和AD8496)或者约960°C(AD8495和AD8497)，则要求电源电压大于5 V，或者将一个负电压施加于 基准引脚。如果测量结温低于5°C，则要求将一个正偏置电压施加于基准引脚，或者使用负电源。 4 输入级用PNP晶体管；因此，偏置电流总是流出器件。 5 大输出电流会提高器件的内部温升，从而引起冷结补偿(CJC)误差。 6 也可以使用不平衡的电源。应当确保热电偶的共模电压始终处于器件的输入电压范围以内。 Rev. 0 | Page 4 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 绝对最大额定值 热阻 表3 参数 电源电压 在−IN或+IN的最大电压 在−IN或+IN的最小电压 REF电压 输出短路电流持续时间 存储温度范围 工作温度范围 最高IC结温 ESD 人体模型 场感应充电器件模型 θJA针对空气中的4层JEDEC PCB上的器件而规定。 额定值 ±18 V +VS – 25 V –VS + 25 V ±VS 不定 −65°C 至 +150°C −40°C 至 +125°C 140°C 表4 封装 8-Lead MSOP (RM-8) θJA 135 单位 °C/W ESD警告 ESD（静电放电）敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放电。 尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇到高 4.5 kV 1.5 kV 能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采取适当 的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性。 Rev. 0 | Page 5 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 –IN 1 AD849x 8 +IN 7 +VS –VS 3 6 OUT NC 4 5 SENSE REF 2 – + TOP VIEW (Not to Scale) NC = NO CONNECT 08529-002 引脚配置和功能描述 图2.引脚配置 表5. 引脚功能描述 引脚编号 1 2 3 4 5 6 7 8 引脚名称 −IN REF −VS NC SENSE OUT +VS +IN 描述 负输入。 基准电压。此引脚必须以低阻驱动。 负电源。 不连接。 检测引脚。在测量模式下，连接到输出；在设定点模式下，连接到设定点电压。 输出。 正电源。 正输入。 Rev. 0 | Page 6 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 典型工作特性 除非另有说明，TA = 25°C，+VS = 5 V，RL = ∞。 100 1200 TEMPERATURE READING (°C) 1000 1 0.1 CONNECTED THERMOCOUPLE 800 600 400 200 OPEN THERMOCOUPLE 0 1 10 100 1k FREQUENCY (Hz) 10k 100k 图3. CMRR与频率的关系 4.0 INPUT COMMON-MODE VOLTAGE (V) 3.5 10 1 10 100 1k FREQUENCY (Hz) 10k 100k 2.0 1.5 1.0 0.5 0 +0.05, –0.36 –0.5 +0.05, –0.39 0.5 +4.91, –0.37 +4.91, –0.39 VREF = 0V VREF = 2.5V 1.5 2.5 3.5 OUTPUT VOLTAGE (V) 4.5 5.5 图7. 输入共模电压范围与输出电压的关系，+VS = 5 V， VREF = 0 V和VREF = 2.5 V 50 INPUT BIAS CURRENT (nA) 40 30 20 10 AD8494 AD8496 AD8495/AD8497 –10 40 2.00 35 1.75 1.50 30 IBIAS 25 1.25 20 1.00 15 0.75 10 0.50 0.25 5 1k 10k FREQUENCY (Hz) 100k 1M 0 –40 08529-018 –20 100 +4.91, +2.71 2.5 图4. PSRR与频率的关系 0 +0.05, +3.21 –1.0 –0.5 08529-036 1 +4.91, +2.95 3.0 图5. 频率响应 IOS –20 0 20 40 60 TEMPERATURE (°C) 80 100 120 图8. 输入偏置电流和输入失调电流与温度的关系 Rev. 0 | Page 7 of INPUT OFFSET CURRENT (nA) PSRR (°C/V) 100 +0.05, +3.45 08529-017 AD8495/AD8497 AD8494 AD8496 GAIN (dB) TIME (50µs/DIV) 图6. 热电偶开路的输出响应，−IN通过1 MΩ电阻接地 1000 0 THERMOCOUPLE CONNECTION AD849x OUTPUT –200 08529-035 0.01 0.1 0 08529-042 CMRR (°C/V) 10 08529-019 AD8495/AD8497 AD8494 AD8496 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 2.5 0.50 1.25 0 0.75 –0.50 25 –1.00 30 –4 0.5 –8 0 图9. AD8494输入过压性能，+VS = 2.7 V (G = 96.7) 3.00 2.00 1.50 VOUT 1.75 0.50 1.25 1.00 IIN 0 0.75 0.50 OUTPUT VOLTAGE (V) 1.00 1.50 –0.50 20 25 –1.00 30 图10. AD8495/AD8497输入过压性能，+VS = 2.7 V (G = 122.4) 3.00 2.00 1.50 VOUT 0.50 1.25 IIN 0 0.75 0.50 OUTPUT VOLTAGE (V) 1.50 INPUT CURRENT (mA) 1.00 1.75 1.00 –0.50 15 20 25 –1.00 30 2.0 VOUT 1.5 4 IIN 0 1.0 –4 0.5 –8 0 –0.5 15 20 25 –1.0 30 16 3.0 12 2.5 VOUT 2.0 1.5 4 IIN 0 1.0 –4 0.5 –8 0 –0.5 –12 0.25 0 –30 –25 –20 –15 –10 –5 0 5 10 INPUT VOLTAGE (V) 2.5 8 2.00 08529-023 OUTPUT VOLTAGE (V) 2.25 12 图13. AD8495/AD8497输入过压性能，VS = ±15 V (G = 122.4) 2.75 2.50 –1.0 30 3.0 –16 –30 –25 –20 –15 –10 –5 0 5 10 INPUT VOLTAGE (V) 08529-022 15 25 –12 0.25 0 –30 –25 –20 –15 –10 –5 0 5 10 INPUT VOLTAGE (V) 20 16 8 2.00 INPUT CURRENT (mA) OUTPUT VOLTAGE (V) 2.25 15 图12. AD8494输入过压性能，VS = ±15 V (G = 96.7) 2.75 2.50 –0.5 –16 –30 –25 –20 –15 –10 –5 0 5 10 INPUT VOLTAGE (V) 08529-021 20 1.0 IIN –12 0.25 15 0 INPUT CURRENT (mA) 0.50 1.5 4 08529-025 IIN 2.0 VOUT 图11. AD8496输入过压性能，+VS = 2.7 V (G = 90.35) –16 –30 –25 –20 –15 –10 –5 0 5 10 INPUT VOLTAGE (V) 15 20 25 –1.0 30 图14. AD8496输入过压性能，VS = ±15 V (G = 90.35) Rev. 0 | Page 8 of 16 INPUT CURRENT (mA) 1.50 0 –30 –25 –20 –15 –10 –5 0 5 10 INPUT VOLTAGE (V) 12 INPUT CURRENT (mA) 1.00 1.75 1.00 3.0 8 2.00 OUTPUT VOLTAGE (V) 2.25 1.50 VOUT INPUT CURRENT (mA) OUTPUT VOLTAGE (V) 2.50 16 08529-024 2.00 2.75 08529-026 3.00 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 20mV/DIV CL = 0pF CL = 1000pF 20mV/DIV CL = 0pF CL = 1000pF 120µs/DIV 08529-029 CL = 4700pF CL = 10000pF 08529-028 CL = 4700pF CL = 10000pF 120µs/DIV 图15. 不同容性负载下AD8494/AD8496的小信号响应 图18. 不同容性负载下AD8495/AD8497的小信号响应 AD8494/AD8496 AD8495/AD8497 08529-027 0.02%/DIV 120µs/DIV 100µs/DIV 图19. AD8494大信号阶跃响应和建立时间 图16. 小信号响应，RL = 100 kΩ，CL = 1 nF 2V/DIV 2V/DIV 100µs/DIV 0.02%/DIV SETTLING TO 0.1% IN 32µs 100µs/DIV 图17. AD8495/AD8497大信号阶跃响应和建立时间 图20. AD8496大信号阶跃响应和建立时间 Rev. 0 | Page 9 of 16 08529-041 SETTLING TO 0.1% IN 40µs 08529-040 0.02%/DIV SETTLING TO 0.1% IN 36µs 08529-039 20mV/DIV 2V/DIV AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 1s/DIV TIME (1.5ms/DIV) 图21. 0.1 Hz至10 Hz折合到输入端电压噪声 图24. 输出电压启动过程 +VS OUTPUT VOLTAGE SWING (V) 4 (+) –40°C (+) +25°C (+) +85°C (+) +125°C 3 2 1 0 –1 (–) –40°C (–) +25°C (–) +85°C (–) +125°C –2 –3 –5 1k 10k LOAD RESISTANCE (Ω) 100k 图22. 输出电压摆幅与负载阻抗的关系，VS = ±5 V 90 70 60 50 40 30 20 100 1k FREQUENCY (Hz) 10k 100k 08529-031 NOISE (nV/ Hz) 80 10 (+) –40°C (+) +25°C (+) +85°C (+) +125°C +1.2 (–) –40°C (–) +25°C (–) +85°C (–) +125°C +0.8 +0.4 100µ 1m OUTPUT CURRENT (A) 图25. 输出电压摆幅与输出电流的关系，VS = ±5 V 100 1 –1.2 –0.8 –VS 10µ 08529-033 –4 –0.4 图23. 电压噪声谱密度与频率的关系 Rev. 0 | Page 10 of 16 5m 08529-034 OUTPUT VOLTAGE SWING (V) REFERRED TO SUPPLY VOLTAGES (VS = ±5V) 5 10 08529-032 08529-030 OUTPUT VOLTAGE (50mV/DIV) 200nV/DIV SUPPLY VOLTAGE (1.25V/DIV) OUTPUT VOLTAGE 5V POWER-UP AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 工作原理 表6. J型热电偶电压和AD8494读数 热电偶 热电偶是一种结实耐用的低成本温度传感器，其输出与测 量结和基准结之间的温差成正比。它具有非常宽的温度范 围，低电平输出（通常为每°C数十微伏）要求放大。如果 不对热电偶信号进行适当的补偿，基准结温的变化将导致 测量误差。 热电偶由两种异质金属组成。这些金属在一端相连，形成 测量结，也称为热结。热电偶的另一端连接到与测量电子 装置相连的金属线。此连接形成第二个结——基准结，也 称为冷结。 基准结温 (TRJ) 0°C 50°C 0°C 50°C AD8494/AD8495/AD8496/AD8497架构 图27显示了AD849x电路的框图。AD849x包括一个低失调、 固定增益仪表放大器和一个温度传感器。 SENSE REFERENCE JUNCTION –IN THERMOCOUPLE WIRES AD849x 1M 08529-004 PCB TRACES AD8494读数 250 mV 250 mV 0 mV 0 mV 热电偶电压 +2.585 mV 0 mV 0 mV −2.585 mV ESD AND OVP AD8494/AD8495/ AD8496/AD8497 A2 COLD JUNCTION COMPENSATION THERMOCOUPLE 图26. 热电偶结 为了得出测量结的温度(TMJ)，用户必须知道热电偶所产 生的差分电压。用户还必须知道基准结温(TRJ)所产生的误 差电压。补偿基准结温误差电压一般称为冷结补偿。为使 输出电压精确地代表热结测量结果，电子装置必须补偿基 准(冷)结温的任何变化。 热电偶信号调理器 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497热电偶放大器为热电偶 温度测量提供了一种简单的低成本解决方案。这些放大器 解决了热电偶测量的许多困难。集成温度传感器执行冷结 补偿。固定增益仪表放大器放大热电偶的小电压，以提供 5 mV/°C输出。该放大器具有高共模抑制性能，能够抑制 热电偶的长引线可能会拾取的共模噪声。如需额外保护， 该放大器的高阻抗输入端允许轻松添加额外的滤波措施。 表6显示了基准结和测量结上0°C和50°C各种组合的J型热电 偶电压示例。表6还显示了AD8494放大热电偶电压并补偿 基准结温变化，从而消除误差的性能。 +IN ESD AND OVP A3 OUT A1 REF 08529-020 MEASUREMENT JUNCTION 测量结温 (TMJ) 50°C 50°C 0°C 0°C 图27. 功能框图 AD849x输出是一个与热电偶测量结温(TMJ)成正比的电压。 为了从AD849x输出电压导出测量温度，需使用以下传递函 数： TMJ = (VOUT − VREF)/(5 mV/°C) 在表7所列的额定工作范围内，理想的AD849x器件能够实 现小于±2°C的输出误差。 仪表放大器 热电偶信号非常小，必须经过相当大的增益放大后才能被 大部分ADC适当采样。AD849x内置一个固定增益的仪表 放大器，能够针对J型和K型热电偶产生5 mV/°C的输出电 压。 VOUT = (TMJ × 5 mV/°C) + VREF 为了适应热电偶的非线性行为，每个放大器都有不同的增 益，以便针对给定的温度测量范围保持精确的5 mV/°C输 出。 • AD8494和 AD8496( J型 ) 的 仪 表 放 大 器 增 益 分 别 为 96.7和90.35。 • AD8495和AD8497(K型)的仪表放大器增益为122.4。 Rev. 0 | Page 11 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 热电偶的小电压意味着信号很容易受到干扰，特别是采用 单端放大器进行测量时。AD849x通过多种方式解决这一问 题。低输入偏置电流和高输入阻抗允许在输入端轻松进行 滤波。AD849x的出色共模抑制性能可防止地电位的变化和 其它共模噪声对测量的影响。 温度传感器（冷结补偿） AD849x还内置一个用于冷结补偿的温度传感器。此温度传 感器用来测量热电偶的基准结温并消除其影响。 • AD8494/AD8495的冷结补偿针对环境温度约为25°C的 实验室工作环境进行了优化，额定环境温度范围为 0°C至50°C。 • AD8496/AD8497的冷结补偿针对温度约为60°C的控制 较少的工作环境进行了优化，额定环境温度范围为 25°C至100°C。AD8496/AD8497的应用范例包括汽车 应用、高压锅和烤箱。 热电偶断开检测 AD849x提供热电偶开路检测功能。AD849x的输入为PNP 型晶体管，这意味着偏置电流总是流出输入。因此，输入 偏置电流将任何未连接的输入驱高，使输出达到供电轨。 通过一个1 MΩ电阻将负输入接地，导致AD849x输出在热电 偶开路情况下达到高供电轨(参见图6、图28和接地部分)。 最大误差计算 一般情况下，AD849x输出存在校准、增益和温度灵敏度误 差。用户可以使用下述信息计算AD849x的最大误差。 下面说明AD849x误差的五个主要来源。 AD849x初始校准精度 通过单点温度校准很容易消除初始校准点的误差。相关规 格见表2。 AD849x环境温度抑制 额定环境温度抑制表示AD849x抑制环境温度/基准结温变 化，所引起的误差的能力。例如，对于0.025°C/°C的环境 温度抑制，20°C的基准结温变化只增加不到0.5°C的测量误 差。相关规格见表2。 AD849x增益误差 增益误差是指离开测量结校准点进行测量时的附加误差 量 。 例 如 ， 如 果 器 件 的 校 准 温 度 为 25°C， 测 量 结 温 为 100°C，增益误差为0.1%，则增益误差贡献为(100°C − 25°C) × (0.1%) = 0.075°C。需要时，可以通过两点校准消除此误 差，但它通常非常小，可以忽略不计。相关规格见表2。 热电偶的制造容差 有关热电偶的额定容差，请参阅热电偶数据手册。 热电偶的线性误差 08529-008 1MΩ AD849x系列的每个器件均经过精密调整，以针对特定热电 偶类型及最宽的测量与环境温度范围优化线性的工作范 围。在表7所列的额定工作范围内，AD849x能够实现小于 ±2°C的线性误差。此误差仅由热电偶的非线性引起。 图28. 通过1 MΩ电阻将负输入接地，实现热电偶开路检测 表7. AD849x ±2°C精度温度范围 输入电压保护 AD849x具有非常鲁棒的输入。输入电压与相反供电轨的差 值最多可以达到25 V。例如，采用+5 V正电源和−3 V负电 源时，器件可以安全地承受−20 V至+22 V的输入电压。基 准引脚和检测引脚上的电压不得超出供电轨0.3 V以上。 产品型号 AD8494 AD8495 AD8496 AD8497 热电偶 类型 J K J K 最大 误差 ±2°C ±2°C ±2°C ±2°C 环境温度范围 0°C 至 50°C 0°C 至 50°C 25°C 至 100°C 25°C 至 100°C 测量温度范围 −35°C 至+95°C −25°C 至+400°C +55°C 至+565°C −25°C 至+295°C 关于表7所列之外的温度范围，或者有关如何通过软件校 正热电偶非线性误差的说明，请参考AD8494、AD8495、 AD8496或AD8497的产品页面，或者联系ADI公司代表。 Rev. 0 | Page 12 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 输入滤波器 在高的电噪声环境下工作时，强烈建议在AD849x的输入端 之前放置一个低通滤波器(见图29)。热电偶的长引线会产 生天线的作用，拾取许多干扰信号。 应将该滤波器的转折频率设置为较低的值，以便输入信号 不受影响地通过。此滤波器的主要目的是消除RF信号，如 使AD849x保持与基准结相同的温度 AD849x利用内部温度传感器补偿热电偶基准结温。必 须 让 基 准 结 （ 热 电 偶 与 PCB的 连 接 ） 尽 可 能 靠 近 AD849x。AD849x与基准结之间的任何温差都会直接表 现为温度误差。如果AD849x不靠近基准结，或者要求 AD849x提供大量输出功率，则器件与基准结之间可能 会出现温差。 果任其输入到AD849x，它可能会被整流，并表现为温度波 MEASUREMENT JUNCTION 动。 CC R CD KEEP JUNCTION AND AD849x AT SAME TEMPERATURE PCB TRACES 1M FILTER FREQUENCYDIFF = AD849x KEEP TRACES SHORT THERMOCOUPLE WIRES AD849x CC 图31. 补偿热电偶基准结温 1 2πR(2C D + CC) 1 FILTER FREQUENCYCM = 2πRC C WHERE CD ≥10CC 驱动基准引脚 AD849x带有一个基准引脚，可以用来偏置输出电压。 在单电源系统中读取负温度时，此引脚特别有用。 08529-011 CONNECT WHEN THERMOCOUPLE TIP TYPE IS UNKNOWN R REFERENCE JUNCTION 08529-010 获得最佳电路性能的建议 图29. 适用于任何热电偶类型的滤波器 INCORRECT 为了避免输入失调电流影响测量精度，滤波器的阻值应小 CORRECT 于50 kΩ。 接地 AD849x REF 建议通过一个100 kΩ至1 MΩ的电阻将热电偶接地，该电阻 放置在PCB上放大器的负（同）相输入端（见图30）。无 ¬ 论热电偶顶端是何形式，这种方案都非常有效。 AD849x REF V V + – 08529-006 AD8613 1MΩ 08529-038 图32. 驱动基准引脚 为获得最佳性能，应当用低输出阻抗源驱动基准引脚， 而不是电阻分压器。AD8613和OP777都是很好的缓冲放 大器选择。 图30. 热电偶通过一个1 MΩ电阻接地 如果测量结没有电连接(绝缘顶端)，则该电阻值非常小， 因而不会产生有意义的共模电压。如果有电连接通过接地 的或裸露的顶端，则该电阻值非常大，因而从测量顶端到 地的任何电流都非常小，防止产生测量误差。 AD849x输入只需要一个接地连接或共模电压源。任何多余 的接地都会损害性能，因为通过热电偶会形成接地环路， 很容易干扰热电偶小信号。按照建议让热电偶通过一个电 调试提示 如果AD849x不能提供预期的性能，一个有用的调试步 骤是实施图34所示的环境温度配置。如果环境温度传感 器的工作表现不符合预期，问题很可能出在AD849x或 下游电路。如果环境温度传感器配置工作正常，则问题 通常出在热电偶与AD849x的连接方式。常见错误包括 接地配置不正确或缺少滤波。 阻接地可以防止此类问题。 Rev. 0 | Page 13 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 应用信息 基本连接 环境温度传感器 图33显示了采用J型或K型热电偶输入的AD849x基本连接示 例。 可以将AD849x配置为一个提供5 mV/°C输出的独立摄氏温 度计，如图34所示。将AD849x的两个输入短路接地可以禁 用热电偶检测功能，此时AD849x仅输出片上温度传感器的 值。 5V 0.1µF +VS 10µF 作 为 温 度 传 感 器 ， AD8494的 温 度 测 量 范 围 为 −40°C至 +125°C，精密输出为： 7 COLD JUNCTION COMPENSATION –IN 6 IN-AMP 5 1 AD849x 1MΩ 2 REF OUT 5V +VS 7 SENSE COLD JUNCTION COMPENSATION 3 –VS 0.1µF 10µF +IN 图33. AD849x的基本连接 –IN 8 6 IN-AMP 5 1 AD849x 为了测量负温度，需对基准引脚施加一个电压，以偏置 0°C时的输出电压。AD849x的输出电压为： 2 REF VOUT = (TMJ × 5 mV/°C) + VREF 3 –VS OUT SENSE 08529-013 THERMOCOUPLE VOUT = TA × 5 mV/°C 8 08529-012 +IN 图34. 环境温度传感器 建议在输入端放置一个滤波器，以消除高频噪声。1 MΩ接 地电阻支持热电偶开路检测功能并使热电偶适当接地。检 测引脚应连接到AD849x的输出引脚。 应使用去耦电容来确保+VS上具有干净的电源电压；如果 使用双电源，则还应确保−VS上具有干净的电源电压。应 该在尽可能靠近各AD849x电源引脚处放置一个0.1µF电 容。可以在远离器件处使用一个10 μF钽电容，该钽电容可 以为多个引脚所共用。 AD8494最适合用作环境温度传感器。AD8495、AD8496和 AD8497也可以配置为环境温度传感器，但其输出传递函数 不是恰好5 mV/°C。有关AD8494/AD8495/AD8496/ AD8497传递函数的准确信息，请参考AD8494、AD8495、 AD8496或AD8497的产品页面，或者联系ADI公司代表。 此热电偶模式对于调试电路行为紊乱特别有用。如果基本 连接不能正常工作，请断开热电偶，并将两个输入短路接 地。如果系统能够正确读取环境温度，则问题与热电偶有 关。如果系统不能正确读取环境温度，则问题出在AD849x 或下游电路。 Rev. 0 | Page 14 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 设定点控制器 测量负温度 AD849x可以用作温度设定点控制器，热电偶输入来自远程 无论采用双电源或是单电源供电，AD849x都能测量负温 度。采用双电源供电并且基准引脚接地时，负输出电压表 示热电偶测量结为负温度。 位置，或者AD849x本身用作温度传感器。当测量温度低于 设定点温度时，输出电压变为−VS。当测量温度高于设定 VOUT = (TMJ × 5 mV/°C) + VREF 点温度时，输出电压变为+VS。为获得最佳精度和CMRR性 能，设定点电压应利用低阻抗源产生。如果设定点电压利 用分压器产生，建议使用缓冲器。 5V +VS 7 基准引脚提供失调调整功能 COLD JUNCTION COMPENSATION –IN 可以使用基准引脚对AD849x的输出电压进行电平转换。这 一功能可以用于单电源下测量负温度，以及使AD849x的输 出电压范围与信号链中后续电子器件的输入电压范围相匹 配。 8 6 IN-AMP 5 1 AD849x 1MΩ 2 3 REF OUT SENSE SETPOINT VOLTAGE 08529-014 +IN THERMOCOUPLE 采用单电源供电时，应在基准引脚上施加一个正电压（小 于+VS），以便对输出进行电平转换。小于VREF的输出电压 表示热电偶测量结为负温度。 –VS 图35. 设定点控制器 基准引脚也可以用来消除任何初始校准误差。施加一个与 该误差成正比的小基准电压，可以消除校准误差对输出的 影响。 在输出端与基准引脚之间使用一个电阻分压器，可以将迟 滞功能加入设定点控制器中，如图36所示。迟滞(°C)等 于： THYST VS × R1 /( R1 R 2) 5mV/°C 5V +VS 7 COLD JUNCTION COMPENSATION THERMOCOUPLE –IN 8 6 IN-AMP 5 1 AD849x 1MΩ 2 REF R1 1kΩ 3 –VS R2 100kΩ OUT SENSE R1 1kΩ SETPOINT VOLTAGE 08529-015 +IN 图36. 增加10度迟滞 为了确保CMRR性能良好，应将一个相当于分压器输出电 阻的电阻连接到检测引脚。 Rev. 0 | Page 15 of 16 AD8494/AD8495/AD8496/AD8497 外形尺寸 3.20 3.00 2.80 3.20 3.00 2.80 8 5.15 4.90 4.65 5 1 4 PIN 1 IDENTIFIER 0.65 BSC 0.95 0.85 0.75 15° MAX 1.10 MAX 0.40 0.25 6° 0° 0.23 0.13 0.70 0.55 0.40 COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-187-AA 091709-A 0.15 0.05 COPLANARITY 0.10 图37. 8引脚超小型封装[MSOP] (RM-8) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1, 2 AD8494ARMZ AD8494ARMZ-R7 AD8494CRMZ AD8494CRMZ-R7 AD8495ARMZ AD8495ARMZ-R7 AD8495CRMZ AD8495CRMZ-R7 AD8496ARMZ AD8496ARMZ-R7 AD8496CRMZ AD8496CRMZ-R7 AD8497ARMZ AD8497ARMZ-R7 AD8497CRMZ AD8497CRMZ-R7 1 2 温度范围 0°C 至 50°C 0°C 至 50°C 0°C 至50°C 0°C 至50°C 0°C 至50°C 0°C 至50°C 0°C 至50°C 0°C 至50°C 25°C 至100°C 25°C 至100°C 25°C 至100°C 25°C 至100°C 25°C 至100°C 25°C 至100°C 25°C 至100°C 25°C 至100°C 封装描述 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP, 7” 卷带和卷盘 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP, 7” 卷带和卷盘 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP, 7” 卷带和卷盘 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP, 7” 卷带和卷盘 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP, 7” 卷带和卷盘 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP, 7” 卷带和卷盘 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP, 7” 卷带和卷盘 8引脚 MSOP 8引脚 MSOP, 7” 卷带和卷盘卷带和卷盘 Z = 符合RoHS标准的兼容器件 AD8494和AD8496型号为预发布产品。 ©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D08529-0-7/10(0) Rev. 0 | Page 16 of 16 封装选项 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 RM-8 标识 Y36 Y36 Y37 Y37 Y33 Y33 Y34 Y34 Y3C Y3C Y3D Y3D Y39 Y39 Y3A Y3A