用模擬溫度傳感器集成電路（IC）進行人體溫度測量的提示和技巧

技術進步已允許將溫度傳感器集成電路（IC）用于人體溫度測量（常見于可佩戴式保健帶和醫(yī)療設備中）等精密應用。由于TI最近發(fā)布了適合人體溫度測量的小外形精確LMT70模擬溫度傳感器，用戶已向TI的溫度傳感團隊提出了許多與這些類型的應用相關的問題。因為筆者過去介紹其它傳感器時已回答了一些這樣的問題，所以筆者認為自己應在本文中討論幾個這樣的問題。

問：當用模數(shù)轉換器（ADC）監(jiān)測傳感器時，您如何能用一個12位ADC（如在MSP430?超低功耗微控制器 （MCU） 中發(fā)現(xiàn)的12位ADC）實現(xiàn)更佳的量化誤差？

答：在軟件中使用移動平均值可提高ADC的分辨率 —— 實際上您可改變平均值的數(shù)量并看到噪聲水平及分辨率的提高或降低。如果施加到ADC輸入的信號的噪聲振幅超過ADC的最低有效位（LSB），那么移動平均法可發(fā)揮作用。例如，采用16個樣本的移動平均值可通過方程式1將12位ADC的分辨率增加到14位：

（1）

LMT70評估模塊可使用MSP430 MCU的12位ADC。由于這種技術，該評估模塊的典型性能已證明是±0.07℃。

問：傳遞函數(shù)如何影響模擬溫度傳感器的整體準確度？

答：在很多產(chǎn)品說明書中都有準確度曲線圖，展示不同方程式如何影響準確度。就LMT70而言，使用二階曲線或三階曲線，準確度大致等同于人體溫度測量的有限溫度范圍查找表（LUT）中的準確度，所以該器件將符合相同的技術規(guī)格。當然，如圖1和圖2中曲線所顯示的，最好使用產(chǎn)品說明書里給定、適用于10℃至110℃的三階方程式。甚至最適合20℃至45℃的二階曲線也能提供可接受的結果。

您如何能生成這個方程式？使用Excel或MATLAB曲線擬合。您如何生成準確度曲線圖？只需把在產(chǎn)品說明書的電氣特性（EC）表中找到的最低和最高電壓限值代入您的方程式。

圖1：使用三階傳遞函數(shù)最佳擬合（10℃至+110℃）

圖2：使用二階傳遞函數(shù)最佳擬合（10℃至+110℃）

問：電壓變動范圍為1.8V至3V的電池能直接為模擬傳感器供電嗎？對準確度有什么影響？

答：模擬傳感器產(chǎn)品說明書的技術規(guī)格包括電源靈敏度及曲線，這樣您就可以確定對準確度的影響。作為一個示例，讓我們來看看LMT70。圖3（來自LMT70產(chǎn)品說明書的第9頁）展示了在模擬溫度傳感器產(chǎn)品說明書中找到的典型曲線。

圖3：LMT70線路穩(wěn)壓

正如您所看到的，對典型的LMT70傳感器來說，電壓降至2V時準確度很高。在該曲線圖中，每個刻度段是0.5mV，所以那是0.1℃。電源靈敏度極限為+/-9m°C/V。因此，對于2V至3V的電壓范圍，您將得到不超過0.009℃的變化。就0.1°C-0.2℃的目標而言，對誤差的影響可以忽略不計。

所有IC均具有它們開始發(fā)生故障或關閉的電壓水平。對于LMT70，當電壓低于2V時會出現(xiàn)這種情況，如EC表中所列出的。如果您在試驗臺上試用幾個LMT70傳感器，您可能會發(fā)現(xiàn)電壓低于2V時一些傳感器仍可工作，但TI不針對那種電壓明確規(guī)定IC。IC制造商對器件進行了廣泛的特性描述，以確保產(chǎn)品說明書的技術規(guī)格涵蓋未來生產(chǎn)發(fā)生變化時的情況。

問：靜電放電（ESD） —— 我需要擔心它嗎？

答：如果您在擔心連接器上的ESD并且那些連接將是用戶可訪問的，那么您既需要保護MCU電路板又需要保護IC傳感器，如圖4中紅色部分所示。您也可以在用戶指南里添加注釋，警告在進行電路板/組裝操作時要采用ESD安全慣例。

圖4：置于電路板外的傳感器

如果用戶不能訪問該連接器，那么應在ESD安全的環(huán)境中對該模擬溫度傳感器進行操作。特別是對LMT70，無需額外的ESD保護功能，因為該傳感器具有用于制造目的的內置ESD保護功能。

請在下邊給我們留言，讓我們知道您還想了解哪些關于IC溫度傳感器的內容，也許我們會在以后的博客文章中探討它們！

原文鏈接：

http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2015/09/08/tips-and-tricks-for-human-body-temperature-measurement-with-analog-temperature-sensor-ics

編輯：jq