在熱電偶應(yīng)用中，信號(hào)處理電路需要處理非常微弱的電壓信號(hào)，以常用的K型熱電偶為例，當(dāng)測(cè)量-270℃溫度時(shí)對(duì)應(yīng)輸出電壓-6.458mV，測(cè)量1372℃溫度時(shí)對(duì)應(yīng)輸出電壓54.886mV，整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)溫度每變化1℃，輸出電壓變化40uV。
由于熱電偶輸出電壓信號(hào)微弱，信號(hào)處理電路一般需要較大的增益，同時(shí)由于引線較長(zhǎng)，往往會(huì)在信號(hào)上疊加較大的共模干擾噪聲。因此信號(hào)采集處理的時(shí)候就需要在提取并放大差分信號(hào)的同時(shí)，盡量抑制共模噪聲對(duì)被測(cè)差分信號(hào)的影響。傳統(tǒng)的處理方法是，采用差分放大電路或者儀表放大器來(lái)處理熱電偶輸出信號(hào)，利用電路的高CMRR提取差分信號(hào)并濾除共模噪聲，然后再放大到合適的輸入范圍進(jìn)行10-12bit的AD采樣，其存在的缺點(diǎn)是價(jià)格不菲，同時(shí)對(duì)工程師的模擬電路設(shè)計(jì)能力及調(diào)試能力有相當(dāng)高的要求。另一種可選的辦法是，選用差分輸入的24bitADC對(duì)信號(hào)進(jìn)行直接采樣，由于差分ADC的測(cè)量信號(hào)為Vp-Vn，天然具有差分信號(hào)的提取能力及共模噪聲抑制作用，同時(shí)可以大大簡(jiǎn)化模擬電路的設(shè)計(jì)，對(duì)工程師十分友好。這里推薦一款芯熾的適合高精度測(cè)量應(yīng)用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端SC3794(完全兼容ADI的AD7793)，芯片內(nèi)置一個(gè)低噪聲24位Σ-Δ型ADC，其中含有3個(gè)差分模擬輸入，還集成了片內(nèi)低噪聲儀表放大器，因而可直接輸入小信號(hào)。當(dāng)增益設(shè)置為64、更新速率為4.17Hz時(shí)，均方根（RMS）噪聲為53nV。器件內(nèi)置一個(gè)精密低噪聲、低漂移內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)電壓源，而且也可采用一個(gè)外部差分基準(zhǔn)電壓。其它片內(nèi)特性包括可編程激勵(lì)電流源、熔斷電流控制和偏置電壓產(chǎn)生器。利用偏置電壓產(chǎn)生器可將某一通道的共模電壓設(shè)置為AVDD/2。SC3794典型功耗僅355μA，因而適合低功耗應(yīng)用，例如整個(gè)發(fā)送器的功耗必須低于4mA的智能發(fā)送器等。SC3794還具有關(guān)斷選項(xiàng)。在這種模式下，整個(gè)ADC及其輔助功能均關(guān)斷，器件的最大功耗降至1μA。SC3794提供一種集成式熱電偶解決方案，可以直接與熱電偶接口。冷結(jié)補(bǔ)償由一個(gè)熱敏電阻和一個(gè)精密電阻提供。該電路只需要這些外部元件來(lái)執(zhí)行冷結(jié)測(cè)量，以及一些簡(jiǎn)單的R-C濾波器來(lái)滿足電磁兼容性(EMC)要求，大大簡(jiǎn)化了熱電偶系統(tǒng)設(shè)計(jì)。基于SC3794的帶冷端補(bǔ)償熱電偶參考設(shè)計(jì)及原理圖綜上，芯熾SC3794(完全兼容ADI的AD7793)具有性價(jià)比高、測(cè)量精度高、內(nèi)部模擬集成度高、數(shù)字接口輸出等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，而熱電偶作為工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一，應(yīng)用范圍非常廣泛，是芯熾SC3794的典型應(yīng)用之一。