二極管用作遠程傳感器時如何保持精度

本應(yīng)用筆記討論了通過Microchip的遠程溫度檢測器件將二極管用作遠程傳感器時如何保持精度的一些方法。本文檔中列出了可用作外部傳感器的二極管特性列表。它還提供了有關(guān)PCB布局的建議，可以幫助最大程度地減少由電子鼻或走線電阻引起的誤差。

熱二極管溫度測量

二極管的溫度測量基于二極管在兩種不同電流下工作時正向偏置電壓（?VBE）的變化。

圖1給出了溫度測量電路的功能框圖。該傳感器采用了開關(guān)電容器技術(shù)，該技術(shù)可在兩個偏置電流下采樣溫度二極管的電壓并保持電壓差。

開關(guān)電容采樣保持電路的輸出與一個單比特Δ-Σ模數(shù)（ADC）轉(zhuǎn)換器相連。ADC以100 kHz的采樣頻率運行。ADC輸出經(jīng)過數(shù)字濾波，對2048個樣本求平均值，并產(chǎn)生11位輸出。

這種架構(gòu)的優(yōu)勢在于出色的線性度和固有的抗擾性。線性直接歸因于ADC中的比較器，抗擾性歸因于數(shù)字平均濾波器。

圖1熱敏二極管溫度測量電路

保持精度

物理因素

當兩個不同的電流通過結(jié)時，通過測量二極管的正向偏置電壓的變化來執(zhí)行溫度測量。電路板本身會影響準確測量這些微小電壓變化的能力。例如，過多的串聯(lián)電阻會導(dǎo)致測量誤差。

布局

設(shè)計印刷電路板時，請遵循以下準則：

• 將兩條遠程二極管走線布線在同一層上。盡量減少使用過孔和更改層。
• 對于不使用反并聯(lián)二極管的單二極管走線，DP線比DN線對噪聲更敏感。對于長期運行，建議在DP的外部布線DP線。
• 在二極管走線正下方的層上放置一個接地層。
• 保持二極管走線短。仔細布局，可以將二極管走線布線20-30厘米（8-12英寸）。但是，更長的走線會吸收更多的噪音。
• 保持二極管走線平行，并且兩條走線的長度在7.6毫米（300密耳）內(nèi)相同。
• 使用的二極管走線寬度為0.127-0.254mm（5-10 mil），走線之間的距離為0.127-0.254 mm。
• 對于沒有噪聲的非PC環(huán)境，請在0.127-0.254 mm（5-10 mil）間距的差分二極管走線對的兩側(cè)放置一個0.127-0.254 mm寬的接地保護走線。保護走線應(yīng)至少每6.35毫米（250密耳）連接至接地層。
• 如果保護走線不適用于PCB（在PC環(huán)境中通常是這種情況），則將二極管走線與任何其他信號走線分開至少0.5毫米（20密耳）。
• 使二極管走線遠離高頻噪聲源，例如電源濾波或高速數(shù)字信號。
• 當二極管走線必須與高速數(shù)字信號交叉時，使它們以90度角交叉。
• 避免將銅連接到焊料上，這可能會引入熱電偶效應(yīng)。

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