北京力拓欣电子有限公司

输出电流。

本电路将绝大部分电路功能都集成在精密模拟微控制器
ADuCM360上，包括双通道24位-型ADC、ARM Cortex
™-M3处理器内核以及用于控制环路电压高达28 V的4 mA至
20 mA环路的PWM/DAC特性，提供一种低成本温度监控解
决方案。
其中，ADuCM360连接到一个T型热电偶和一个100 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。支持的T型热电偶温度范
围是−200°C至+350°C，而此温度范围所对应的输出电流范
围是4 mA至20 mA。
本电路与电路笔记CN-0300中描述的电路相似，但本电路
具有以更高分辨率的PWM驱动4 mA至20 mA环路的优势。
基于PWM的输出提供14位分辨率。有关温度传感器与
ADC的接口，以及RTD测量的线性化技巧详细信息，请参
考电路笔记CN-0300和应用笔记AN-0970。
电路描述
电路采用线性稳压器ADP1720供电，可将环路加电源调节
至3.3 V，为ADuCM360、运算放大器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-0300中描述的温度监控器电路相似，使
用ADuCM360的下列特性：
• 24位-型ADC内置PGA，在软件中为热电偶和RTD设
置32的增益。ADC1在热电偶与RTD电压采样之间连续
切换。
• 可编程激励电流源驱动受控电流流过RTD。双通道电流
源可在0 A至2 mA范围内以一定的阶跃进行配置。本例
使用200 A设置，以便将RTD自热效应引起的误差降至
。
• ADuCM360中的ADC内置了1.2 V基准电压源。内部基准
电压源精度高，适合测量热电偶电压。
• ADuCM360中ADC的外部基准电压源。测量RTD电阻
时，我们采用比率式设置，将一个外部基准电阻(RREF)
连接在外部VREF+和VREF−引脚上。由于该电路中的基
准电压源为高阻抗，因此需要使能片内基准电压输入缓
冲器。片内基准电压缓冲器意味着无需外部缓冲器即可
将输入泄漏影响降至。
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• 偏置电压发生器(VBIAS)。VBIAS功能用于将热电偶共
模电压设置为AVDD_REG/2 (900 mV)。同样，这样便无
需外部电阻，便可以设置热电偶共模电压。
• ARM Cortex-M3内核。功能强大的32位ARM内核集成了
126 KB闪存和8 KB SRAM存储器，用来运行用户代码，
可配置和控制ADC，并利用ADC将热电偶和RTD输入转
换为终的温度值。它还可控制PWM输出，驱动4 mA至
20 mA环路。出于额外调试目的，它还可以控制UART/USB
接口上的通信。
通信
• 使用OP193对16位PWM输出进行外部缓冲，并控制外部
NPN晶体管BC548。通过控制此晶体管的VBE电压，可将
经过47.5 负载电阻的电流设置为所需的值。这样就针对
4 mA至20 mA输出提供优于±0.5°C的精度(–200°C至+350°C，
参考测试结果)。
• 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 A)。参见“功耗测量测试”部分。
通过ADuCM360片上16位PWM(脉冲宽度调制)控制4 mA至
20 mA环路。通过软件可配置PWM的占空比，以便控制47.5 
RLOOP电阻上的电压，进而设置环路电流。请注意，RLOOP的
顶端连接ADuCM360的地。RLOOP的底端连接环路的地。由于
这个原因，ADuCM360、ADP1720、ADR3412和OP193的输
出电流，加上滤波PWM输出设置的电流，一同流过RLOOP。
R1和R2的结点电压可表示为：
VR12 = (VRLOOP + VREF) × 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，此时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。放大器输出仅发生少许变化，约为0.7 V。
范围边界处(0 mA至4 mA以及20 mA至24 mA)的性能不重
要，因此供电轨处的运算放大器性能要求不高。
R1和R2的不重要。但是，R1和R2的匹配很重要。
ADC1用于温度测量，因此本电路笔记直接适用于只有一
个ADC的ADuCM361。EVAL-CN0319-EB1Z评估板包括标
记为VR12点的电压测量选项，测量时使用ADuCM360上的
ADC0输入通道。该ADC测量可用于PWM控制软件的反
馈，调节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。这用于对片内闪存进行
编程。它还可作为调试端口，用于校准滤波PWM输出。
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图2. Keil Vision4中查看的源文件
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• 两个外部开关用来强制该器件进入闪存引导模式。使
SD处于低电平，同时切换RESET按钮，ADuCM360将进
入引导模式，而不是正常的用户模式。在引导模式下，
通过UART接口可以对内部闪存重新编程。
代码说明
用于测试本电路的源代码可从ADuCM360和ADuCM361产
品页面(zip压缩文件)。源代码使用示例代码随附的函
数库。
图2显示了利用Keil Vision4工具查看时项目中所用的源文件
列表