外形小而精确的LMT70模拟温度传感器设计

 进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。温度传感器的总线技术也实现了标准化、可作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。技术的进步已允许将温度传感器集成电路(IC)用于人体温度测量(常见于可佩戴式保健带和医疗设备中)等精密应用。由于TI最近发布了适合人体温度测量的小外形精确LMT70模拟温度传感器,用户已向TI的温度传感团队提出了许多与这些类型的应用相关的问题。因为笔者过去介绍其它传感器时已回答了一些这样的问题,所以笔者认为自己应在本文中讨论几个这样的问题。

 
问:当用模数转换器(ADC)监测传感器时,您如何能用一个12位ADC(如在MSP430?超低功耗微控制器 (MCU) 中发现的12位ADC)实现更佳的量化误差?
 
答:在软件中使用移动平均值可提高ADC的分辨率 —— 实际上您可改变平均值的数量并看到噪声水平及分辨率的提高或降低。如果施加到ADC输入的信号的噪声振幅超过ADC的最低有效位(LSB),那么移动平均法可发挥作用。例如,采用16个样本的移动平均值可通过方程式1将12位ADC的分辨率增加到14位:
外形小而精确的LMT70模拟温度传感器设计
(1)
 
LMT70评估模块可使用MSP430 MCU的12位ADC。由于这种技术,该评估模块的典型性能已证明是±0.07℃。
 
问:传递函数如何影响模拟温度传感器的整体准确度?
 
答:在很多产品说明书中都有准确度曲线图,展示不同方程式如何影响准确度。就LMT70而言,使用二阶曲线或三阶曲线,准确度大致等同于人体温度测量的有限温度范围查找表(LUT)中的准确度,所以该器件将符合相同的技术规格。当然,如图1和图2中曲线所显示的,最好使用产品说明书里给定、适用于10℃至110℃的三阶方程式。甚至最适合20℃至45℃的二阶曲线也能提供可接受的结果。
 
您如何能生成这个方程式?使用Excel或MATLAB曲线拟合。您如何生成准确度曲线图?只需把在产品说明书的电气特性(EC)表中找到的最低和最高电压限值代入您的方程式。
外形小而精确的LMT70模拟温度传感器设计
                                                      图1:使用三阶传递函数最佳拟合(10℃至+110℃)
外形小而精确的LMT70模拟温度传感器设计