电路功能及优点

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图1所示的电路是一个完整的环路供电热电偶温度测量系统，采用精密模拟微控制器PWM功能控制4 mA至20 mA 输出电流。

图1. ADuCM360控制4 mA至20 mA基于环路的温度监测电路 (原理示意图:所有连接和去耦均未显示)

本电路将大部分电路功能集成在精密模拟微控制器中 AD中国代理商ADuCM360，包括24个双通道Σ-Δ型ADC、ARM Cortex ™-M3处理器内核控制环路电压高达28 V的4 mA至 20 mA环路的PWM/DAC提供低成本温度监测解决方案。

其中， ADuCM360连接到T型热电偶和100Ω铂电阻温度检测器（RTD）。RTD用于冷结补偿。低功耗Cortex-M3 内核将ADC读数转换为温度值。支持T型热电偶的温度范围是−200°C至 350°C，该温度范围对应的输出电流范围为4mA至20mA。

本电路及电路笔记CN-0300中描述的电路相似，但分辨率较高PWM驱动4mA至20mA基于PWM输出提供14位分辨率。温度传感器和 ADC接口，还有RTD测量线性化技能详情请参考电路笔记CN-0300和应用笔记AN-0970。

电路描述

线性稳压器用于电路 ADP1720 供电可将环路加电源调整到3.3 V，为 ADuCM360、操作放大器 OP193和可选基准电压源 ADR3412提供电源。

温度监控器

本部分电路与 CN-使用0300中描述的温度监测器电路相似 ADuCM以下特点：360：

24位Σ-Δ型ADC内置PGA，热电偶和在软件中RTD设置32增益。ADC1在热电偶与RTD连续切换电压采样。

可编程电流源驱动受控电流RTD。双通道电流源可为0μA至2mA范围内有一定的阶跃配置。本例使用200μA以便将RTD自热效应引起的误差降至最小。

ADuCM360中的ADC内置了1.2 V基准电压源。热电偶电压适用于测量。

ADuCM360中ADC外部基准电压源。RTD当电阻时，我们使用比例设置来设置外部基准电阻（RREF） 连接在外部VREF 和VREF−引脚。由于电路中的基准电压源具有高阻抗性，因此需要将基准电压输入缓冲器。基准电压缓冲器意味着输入泄漏的影响可以在没有外部缓冲器的情况下最小化。

偏置电压发生器（VBIAS）。VBIAS将热电偶共模电压设置为功能AVDD_REG/2 （900 mV）。同样，热电偶共模电压也可以设置，无需外部电阻。

ARM Cortex-M3内核。32位功能强大ARM内核集成了 126 KB闪存和8 KB SRAM可配置和控制用户代码的存储器ADC，并利用ADC将热电偶和RTD输入转换为最终温度值。它还可控制PWM输出，驱动4 mA至 20 mA环路。它还可以控制额外的调试目的UART/USB 接口上的通信。

通信

使用 OP193对16位PWM外部缓冲输出，外部缓冲控制 NPN晶体管BC548。晶体管的控制VBE可通过47的电压.5Ω负载电阻的电流设置为所需值。这样就针对 4 mA至20 mA优于输出±0.5°C的精度（–200°C至 350°C，参考试验结果)。

使用内部DAC为 OP193提供1.2 V基准电压。或者，也可以使用1.2 V精密基准电压源 ADR3412，获得温度范围内更高的精度。该外部基准电压源功耗与内部DAC相近 （~50 μA）。参见“功耗测量测试”部分。

通过 ADuCM360片上16位PWM控制4 mA至 20 mA环路。可配置软件PWM为了控制47.5 Ω RLOOP电阻上的电压，然后设置环路电流。请注意，RLOOP的顶端连接ADuCM360的地。RLOOP连接环路的底端。因此，ADuCM360、ADP1720、ADR3412和OP193的输出电流，加上滤波PWM输出设置的电流一起流过RLOOP。

R1和R2的结点电压可表示为：

VR12 = （VRLOOP VREF） &TImes; R2/（R1 R2） − VRLOOP

环路建立后：

VIN = VR12

由于R1 = R2：

VIN = （VRLOOP VREF）/2 − VRLOOP = VREF/2 − VRLOOP /2

VRLOOP = VREF − 2VIN

当VIN = 0时流过满量程电流VRLOOP = VREF。因此，满量程电流为VREF/RLOOP，或者≈24 mA。当VIN = VREF/2时，无电流流过。

VIN处的 OP193 放大器阻抗非常高，并且不会加载PWM滤波输出。放大器输出只发生一点变化，约为0.7 V。

范围边界(0 mA至4 mA以及20 mA至24 mA）性能不重要，所以电源轨道处的操作放大器性能要求不高。

R1和R绝对值不重要。R1和R匹配很重要。

ADC1用于温度测量，所以这个电路笔记只适用于一个ADC的ADuCM361。 EVAL-CN0319-EB1Z 评估板包括标记为VR使用12点的电压测量选项ADuCM360上的 ADC0输入通道ADC测量可用于PWM控制软件反馈，调整4 mA至20 mA电流设置。

编程、调试和测试

UART用作与PC主机的通信接口。用于编程电影中的闪存。也可作为校准滤波器的调试端口PWM输出。

两个外部开关被用来强设备进入闪存引导模式。 SD在低电平下切换RESET按钮， ADuCM360 它将进入指导模式，而不是正常的用户模式。在指导模式下，通过UART界面可以重新编程内部闪存。

代码说明

本电路的源代码可用于测试 ADuCM360和ADuCM下载361产品页面（zip压缩文件)。源代码使用附有示例代码的函数库。

图2显示了使用KeilμVision工具查看项目中使用的源文件列表。

图2. Keil μVision4中查看的源文件

温度监控器

ADC用于热电偶和RTD温度测量。本节代码复制自电路笔记CN-0300.详见电路笔记。

通信部分

需调节PWM滤波输出，以确保最小温度为4mA在最大温度下输出20mA输出。提供校准程序，使用#define CalibratePWM该程序可以很容易地包含或删除参数。

若需校准PWM，接口板（USB-SWD/UART）必须连接至J1和 PC上的USB端口“超级终端”等COM检查校准菜单，并逐步执行校准程序。

校准PWM时，应将VLOOP 和VLOOP–输出端连接到精确的电流表。PWM调整校准程序的第一部分DAC以设置20mA 输出调整第二部分PWM以设置20mA输出 4mA和20mA输出的PWM将代码存储在闪存中。

UART配置为波特率19200，8数据位，无极性，无流量控制。PC可使用相连HyperTerminal或CoolTerm查看通信端口等程序UART的结果，。

输入校准程序所需的字符，请在检查终端中输入所需的字符 ADuCM360UART端口会收到这个字符。

图3. 校准PWM时的“超级终端”输出

校准后，关闭演示代码UART时钟，进一步节约功耗。

校准系数保存在闪存中，因此除非每次在电路板上电时都不需要操作校准程序VLOOP电平发生了变化。

代码流程图见图4。

图4. 代码流程图

常见变化

该电路包括HART通信尺寸和外部基准电压源尺寸。