電路功能與優勢
本電路顯示如何在精密熱電偶溫度監控應用中使用 ADuC7060 或 ADuC7061精密模擬微控制器ADuC7060/ADuC7061集成雙通道24位∑-△型模數轉換器(ADC)、雙通道可編程電流源、14位數模轉換器(DAC)、1.2 V內置基準電壓源以及ARM7內核、32 kB閃存、4 kB SRAM和各種數字外設，例如UART、定時器、串行外設接口(SPI)和I2C接口。
在該電路中，ADuC7060/ADuC7061連接到一個熱電偶和一個100Ω鉑電阻溫度檢測器(RTD)。RTD用于冷結補償。作為額外選項，ADT7311數字溫度傳感器可用于代替RTD來測量冷結溫度。
在源代碼中，ADC采樣速率選擇4 Hz。當ADC輸入可編程增益放大器(PGA)的增益配置為32時，ADuC7060/ADuC7061的無噪聲分辨率大于18位。
與主機的單邊半字節傳輸(SENT)接口通過使用定時器控制數字輸出引腳來實現。然后，使用外部NPN晶體管將此數字輸出引腳通過外部方式電平轉換為5 V。按照SENT協議(SAE J2716標準)第6.3.1節的建議在SENT輸出電路中提供了EMC濾波器。數據按下降沿到下降沿測量，每個脈沖的持續時間與系統時鐘周期數相關?？赏ㄟ^測量SYNC脈沖來確定系統時鐘速率。SYNC脈沖在每個數據包開始時發送。要了解更多詳情，請參見“SENT接口”部分。
圖1. 具有熱電偶接口、用作溫度監控器控制器的ADuC7060/ADuC7061(原理示意圖，未顯示所有連接)
電路描述
本應用中用到： ADuC7060/ ADuC7061的下列特性：
內置PGA的24位∑-△型主ADC。PGA的增益在本應用的軟件中設置為32。主ADC在熱電偶信號采樣與RTD電壓信號采樣之間連續切換。
如果用RTD測量冷結溫度，可編程激勵電流源會驅動受控電流流過RTD。雙通道電流源可在0μA至2μA范圍內以200μA階躍配置。本例使用200μA設置，以便將RTD自熱效應引起的誤差降至最小。
如果用ADT7311測量冷結溫度，將在主機模式下使用SPI接口來連接ADT7311從機。
ADuC7060/ ADuC7061中ADC的內置1.2 V基準電壓源。內部基準電壓源精度高，適合測量熱電偶電壓。
ADuC7060/ ADuC7061中ADC的外部基準電壓源。為了測量RTD電阻，我們采用比率式設置，將一個外部基準電阻(RREF)連接在外部VREF+和VREF?引腳上。
AD8628 單電源運算放大器用于緩沖RREF至ADC的高阻抗基準電壓。
OP193是用于替代AD8628的另一可選擇型號。
用于將熱電偶共模電壓設為地以上850 mV的DAC。
ARM7TDMI?內核。功能強大的16/32位ARM7內核集成了32 kB閃存和SRAM存儲器，用來運行用戶代碼，可配置并控制ADC、通過RTD處理ADC轉換，以及控制SPI接口的通信。
定時器1和數字輸出引腳用于產生SENT輸出信號。
用于抑制ESD、電快速瞬變(EFT)和電涌瞬變(最高23kV)的可選PESDLIN保護二極管。
按照SAE J2716標準(SENT協議)第6.3.1節的建議在SENT輸出端提供了EMC濾波器。
兩個外部開關用來強制該器件進入閃存引導模式。使S1處于低電平，同時切換S2，ADuC7060/ADuC7061將進入引導模式，而不是正常的用戶模式。在引導模式下，通過UART接口可以對內部閃存重新編程。
熱電偶和RTD產生的信號均非常小，因此需要使用PGA來放大這些信號。ADuC7060/ADuC7061的輔助ADC不含PGA，因此二者均連接到主ADC，二者之間的切換通過軟件完成。
本應用使用的熱電偶為T型(copperconstantan)，其溫度范圍為?200°C至+350°C，靈敏度約為40μV/°C，這意味著ADC在雙極性模式和32倍PGA增益設置下可以覆蓋熱電偶的整個溫度范圍。
RTD用于冷結補償。本電路使用的是100Ω 鉑RTD，型號為Enercorp PCS 1.1503.1。它采用0805表貼封裝，溫度變化率為0.385Ω /°C。
注意，基準電阻RREF應為精密5.6 kΩ (±0.1%)電阻。
SENT接口
SENT接口是一種單引腳單向(傳感器至主機)時間調制信號，主要用于在汽車系統中使分布式傳感器與主機CPU接口。
SENT的主要要求包括以下幾點：
必須有0 V至5 V的信號擺幅，且帶有EMC濾波。
用于SENT信號的時鐘必須具備±20%的精度。
SENT輸出電路必須足夠穩定，以耐受對地短路和電源電壓短路。
關聯的源代碼使用ADuC7061的P0.4數字引腳作為SENT輸出引腳。所用數據包格式為單傳感器數據包格式，詳見SAE J2716標準(SENT協議)文檔的第A.4節。可修改源代碼(尤其是SENT.h和Sent.c文件)，來支持其它數據包格式。整體溫度結果以/°C格式通過數據半字節1至數據半字節3返回?？偠灾?，返回的輸出數據包為
同步脈沖的56個時鐘周期
狀態脈沖(7個周期至15個周期)
數據半字節1(溫度結果的Bit 11至Bit 8)
數據半字節2(溫度結果的Bit 7至Bit 4)
數據半字節3(溫度結果的Bit 3至Bit 0)
數據半字節4(計數器的Bit 7至Bit 4)
數據半字節5(計數器的Bit 3至Bit 0)
數據半字節6(與半字節1相反)
圖2為數據包示例。
圖2. 在P0.4引腳處測得的示例SENT數據包
該電路必須構建在具有較大面積接地層的多層印刷電路板(PCB)上。為實現最佳性能，必須采用適當的布局、接地和去耦技術。
