第五章 温度传感器
温度传溉器将温度信号变换成电阻或电压信哥，它有多种类型，各种温度传感器变换特性和适用范用也不相同。
5．1铂电阻
铂是一种贵金属，铂在氧化性介质中的物理化学性能稳定，尤其是耐氧化的能力6，此—外它容易提纯、工艺简单，可以制成极细的铂丝或极薄的铂箔，有较高的电阻牢，是一种理想的热电阻材料，铂电阻具有精度高、稳定性好、性能可靠等优点。铂电阻的温度测量范围在—200℃一十850℃左右，在小于?oo℃时，非线性误差小于o．喇，它的电阻值月和温度f之间的关系可以近似地表示为：
只＝A6十B
A，B为常数。A为热敏系数(AR／℃)。
铂电阻的阻值比较小，常用的有PLlo和Ptloo，它们在o℃的阻值分别为109和looQ，温医—阻值换算关系如表3—2所示。铂电阻是一种高性能的金属热电阻，相应地价格较责，在被测温度较高精度也要求高的微机温度控制系统中，广泛地用铂电阻作热电阻传感器。然而在精度要求不高测量温度较低的场合可以用另一种金属热电阻一一铜电阻作热传感器。饲电阻可用来测量一50宅一十1io℃的温度，在该范围内铜电阻和温度基本呈线性关系：只。＝及。(1十。f)，温度系数。!4．2ixlo—”／e”4．28X10—”／℃。铜电阻的缺点是电阻率小，一定阳值的钢电阻体积比铂电极大，温度超过loo℃时容易氧化。
5．2热敏电阻
热敬电阻是一种半导体热电阻，按半导体电阻随温度变化的典型特性，热敏电阻有三种灸型；负温度系数热敏电阻(NTC)、正温度系数热敏电阻(PTC)和临界温度电阻器(CTR)，
5．3 热电偶
两种不同的导体(或半导体)A、B组成闭合回路(见图3—14)时，当A、B相接的两个接点温度不同时，则在回路中产生一个热电动势，这种现象称作热电效应。达两种不同导体(或半导体)的组合称为热电娟。每根单独的导体(或半导体)称为热电权。两个接点中一端称为工作端(亦称测量端或热端)，如t端，另一瑞称为自由淌(亦称冷端)如to缩。
5．4 半导体PN结温度传感器
这种传感器是利用半导体二极管的PN结正向压降随温度升高而下降的特性制成的，传输特性为非线性，灵敏度约为一9ny／℃，测量温度范围为“40℃“们50℃，它的价格低，但需使用恒压源馈电。
第六章 数摸转换原理
6．1分辨率与量化误差
A／D转换器的分辨率是指转换器所能感受到的模拟输入的最小变化值。通常定义为满刻度电压值与2％之比值。也可以用1L5D对应满量程的百分数来表示，或者用ppm来表示，1％＝lo。ppm。例如ADC0809的位数为8位，则该转换器的输出数据可以用2‘个二进制数进行量化。如用百分数来表示，其分辨率为：
1／2“×loo％＝1／2‘×loo％＝o．39％
又如5G14433双积分A／D转换器，输出是为3位半BCD码的转换器
1999，用百分数表示其分辨率为：
1／1999×l oo％＝0．05％
实际上，无论是A／D转换器还是D／A转换器，当其位数确定以后，分辨率就已确定，分辨率只是一个设计参数，它不能提供有关精度和线性度的任何信息。依分辨率的高低，A／D转换器可分为三种类型：低分辨串为3—8位、中分辨率为9—12位、高分辨率为13位以上。一般分辨率越高，其价格也就越高。员化误差是由于A／D转换器的分辨率有限所引起的误差，其大小通常规定为土1／2LsB。因此，系统设计者必须选择具有足够分辨串的转换器，才能将这种“数字化的噪声”降低到可接受的值
6．2 梢度
A／D的转换精度是反映实际A／D转换器在量化值上与一个理想A／D转换器的差值，可表示成绝对误差和相对误差。绝对误差的大小由实际模拟量输入值与理论值之差来度量。实际上对应于同一个数宁量输出，其模拟量输入并不是一个固定的值，而是有—个范围。绝对误差包括增益误差、零点误差和非线性误差等。相对误差是指绝对误差与满到度值之比，一般用百分数(％)来表示。对A／D转换器也常用ppm(百万分之一)或最小有效位的当量LSB来表尔：1I‘SB＝1／2“×满刻度值。
6．3 转投时间和转换速率
A／D转换器完成一次转换所需的时间叫转换时间。而转换速率是转换时间的倒数。A／D转换器按转换速度可分为三类。
(1)低速：以双积分转换方式多见，其转换时间较长，一般要大于40一50ms。但由于双积分式A／D转换器外接器件少，使用十分方便，而且具有极高的性能价格比，因此在一些非快速的A／D转换通道中仍J‘泛使用，如用于智能仪器仪表等。
(2)中速：转换方式多为逐次退近式等。逐次逼近式A／D转换器是目前种类最多、数星最大、应用最广的A／D转换器件。逐次逼近式A／D转换器又有单片集成与混合集成两种集成电路形式，后者的丰要性能指标均高于前者。这类器件的转换时间在1—200冲之间，常用的多在几微秒到几十微秒之间，如ADC0808／D809为100Ps．AD E 74A为25Fs等。它们常用于一般自动控制。
(3)高速：转换方式为并行或串并行。转换时间员短的为全并行式A／D转换器．如用双极型或cM(〕s工艺制作的高速全并行式A／D转换器的转换时间为20一50ns。并行式A／D转换技术在实践L不易实现，所以长期以来并未获得实际使用。随着集成电路技术的发展，一些厂家已开始生产出单片集成化的低分辨车并行式A／D转换器。由于其组成复杂，价格昂贵，因此目前又出现了‘种串、并行A／D转换方案进行折衷，以简化电路，但速度有所下降。
在选择A／D转换芯片时，除，L述几点应认真考虑外的要求、A／D的转换路数及电源的种类和功耗等。
6．4接口时注意的问题
一般而言，任何型号的A／D芯片都可以与微机(或单片机)连接使用，但对设计者来说、应该掌握所选A／D电路的特点及性能技术指标，对不同的A／D转换器采用不同的接口电路。
在设计单片微机与A／D转换器的接口对，要注意掌握下述几点方法。
(1)模拟端输入信号的连接
A／D转换器的模拟量