AD590溫度傳感器測試方法的研究及應用

【摘要】 AD590是一個帶雙終端的集成電路溫度傳感器，它產生一個與絕對溫度成比例的輸出電流。自身所特有優良的性能特點，主要表現在：測量范圍寬，工作電壓在4～30V時都能獲得穩定的輸出信號，其線性電流輸出為1μA/K；AD590以熱力學溫標零點作為零輸出點，在25℃時的輸出電流為298.2μA；因為對芯片進行了激光微調修正，AD590具有良好的互換性，且校準精度可達±0.5℃；使用時接口簡單，輸出阻抗高達10MΩ以上。

【關鍵詞】 AD590 溫度傳感器 測試

一、AD590 的電路原理

AD590利用硅晶體管的基本特性，用來實現溫度比例特性：如果兩個理想的晶體管工作在集電極電流密度的固定比例為r時，那樣基極-發射極電壓將是（kT/q）（In r）。而兩個K為波爾茲曼常數，q（電子電量）是常數，合成電壓直接正比于絕對溫度（PTAT）。

在AD590中，這個PTAT電壓被一個低溫度系數薄膜電阻轉變成PTAT電流。設備的總電流被變成這個PTAT電流的倍數。圖1是AD590的原理圖。在這幅圖中，Q8和Q11晶體管產生PTAT電壓。R5和R6將電壓轉變為電流。Q10的集電極電流跟蹤Q9和Q11的集電極電流，為電路的其它部分提供偏置和襯底的漏電流，使得總電流轉變成PTAT。晶片上的R5和R6經過激光調值，用于設備在25℃的校準。

二、AD590 的測試方法

對于AD590來說，校準誤差是影響最大總誤差的一個重要因素。但是，因為它只是個誤差比例因子，也就很容易調節。圖2給出了達到此目的的最簡單的方法。為了調節此電路，AD590的溫度被前置溫度傳感器測量，R用于調節使得在那個溫度下VT=1mV/K。注意，當誤差在一個溫度下被調節出來后，在整個溫度范圍內它的結果都是零。在大多數應用中都有個電流-到-電壓轉換電阻（或者，帶輸入電流 ADC，相關的），這個電阻可用于比例因子的調節。

三、AD590在溫度測量電路中的應用

溫度傳感器AD590具有線性度好、抗干擾能力強、靈敏度高等特點，其線性電流輸出為1μA/K，即AD590的電流輸出和絕對溫度成正比。在實際應用中需將其所測環境絕對溫度轉化成與攝氏溫度值成正比的電壓值，電路設計并不復雜，但其中細節設計影響整個電路的精度。

具體工作原理如圖3所示溫度傳感器選用的是AD590MH級的芯片，其在- 55～150℃范圍內的非線性誤差在±0.3。供電采用+15V輸入到1腳，2腳輸出接到運放OP07的反向輸入端。為了AD590微安級的小信號輸出的干擾，采用了高精度電壓基準AD688提供精確的+10V電壓，通過調整電阻Rt的大小來控制AD590的輸出電流值。Rf為運放的反饋電阻，用來調整OP07的放大倍數，從而控制運放的輸出電壓值的大小。

四、結束語

在產品應用方面與傳統的電子溫度傳感器一樣AD590能被用于低于150℃的任何溫度。不帶支持電路，集成電路的低消耗，以及不帶輸入電路，使這個AD590在很多溫度測試條件下成為一個吸引人的選擇。在使用時AD590不需要線性電路，精確的電壓放大器，電阻測試電路，以及冷接觸補償，因此能夠廣泛的應用于科研和工業領域中。

參 考 文 獻

[1]何希才. 傳感器及其應用電路. 電子工業出版社.

[2]丁鎮生. 傳感器及傳感技術應用. 電子工業出版社.

[3]王家楨， 王俊杰. 傳感器與變送器. 清華大學出版社.

[4]周成鋼等. AD590 集成電路溫度傳感器特性測量與應用. 大學物理實驗， 1998.