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簡介
對于依賴于溫度的系統(tǒng)上的應(yīng)用,可調(diào)電阻的阻值可在溫度范圍內(nèi)變化是非常有幫助的。通常,人們會認為電位計是在這種情況下使用的最合適的設(shè)備。但是,在空間有限的系統(tǒng)中,尤其是集成電路(IC),使用電位計是不切實際的。這是溫度控制的數(shù)字電阻器進入的地方。
DS1847和DS1848是溫度控制的數(shù)字電阻器。這些部件具有一個EEPROM查找表,該表允許將電阻功能R(T)輸入到存儲器中,然后這些部件能夠根據(jù)環(huán)境溫度自調(diào)節(jié)其電阻。這些零件的主要應(yīng)用是插入需要通過可變電阻實現(xiàn)的溫度校準的系統(tǒng)中。使用它們的好處包括消除了笨重的機械電位器,IC可靠性,系統(tǒng)校準自動化以及系統(tǒng)溫度依賴性補償。
DS1847和DS1848均具有兩個256位數(shù)字電阻器和查找表(LUT),可在-40°C至+ 95°C的溫度范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)電阻。DS1848還具有128字節(jié)的用戶EEPROM,可用于非易失性(NV)存儲其他數(shù)據(jù)。通過單個2線接口最多可訪問8個芯片,該接口用于與芯片進行通信。這兩個零件目前都在生產(chǎn)中,可以購買。
本應(yīng)用筆記說明了DS1847的溫度系數(shù)(TC),尤其是為什么850PPM /°C無補償TC不適用于使用溫度查找功能的系統(tǒng)。它還檢查了LUT編程公式的準確性。本文檔無意作為有關(guān)如何使用DS1847或DS1848的教程,因此請在繼續(xù)之前閱讀設(shè)備數(shù)據(jù)表。
未補償?shù)臏囟认禂?shù)的解釋
電阻的TC可以通過幾種方法定義,因此,DS1847數(shù)據(jù)表中使用的TC定義由下面給出的公式1給出。
其中:
ΔR是電阻隨溫度
的變化ΔT是預期或設(shè)計用于
TC的溫度變化是用PPM /°C單位表示的溫度系數(shù)(請參閱TC最后一頁的TC與電阻圖表)。以獲得該值的數(shù)據(jù)表)
R(UNCOMP)是在溫度變化發(fā)生之前在單個(未補償)位置上測得的零件電阻。
整個電阻范圍內(nèi)的典型TC值為850PPM。該典型值在數(shù)據(jù)表的參數(shù)表中的未補償TC下列出。該值具體對應(yīng)于溫度系數(shù),該溫度系數(shù)將導致檢查設(shè)置在單個位置的電阻器。這描述了器件在手動模式下的工作方式,或者在溫度范圍內(nèi)向電阻LUT加載單個值時的工作方式。
但是,這并不是DS1847對TC的最佳描述。TC實際上是電阻本身的函數(shù)。數(shù)據(jù)表最后一頁上的圖表繪制了典型的TC與電阻的關(guān)系曲線。請注意,在較低位置(低電阻),TC高于較高位置。
計算DS1847的位置
理想情況下,系統(tǒng)設(shè)計人員會知道所需的電阻隨溫度的變化而變化。然后,可以使用提供的公式(公式2)來計算整個溫度范圍內(nèi)所需的位置,這些位置取決于alpha(數(shù)據(jù)表中提供),LUT變量(u,v…),所需電阻R,計算的位置將是一個實數(shù),必須四舍五入到最接近的整數(shù)。這會將結(jié)果量化為電阻的LSB,因此將存在一些量化誤差。公式3是公式2的解析結(jié)果,它基于LUT中存儲的整數(shù)位置來計算應(yīng)期望的電阻。所需電阻與用公式3計算的電阻之間的差是理想的量化誤差。
上面的圖表顯示了DS1847被編程為在整個溫度范圍內(nèi)保持固定電阻值時的理想溫度性能。該圖表是理論上的性能,它忽略了DS1847只能每兩個度數(shù)更改一次位置。提供此圖以顯示DS1847如何在整個溫度范圍內(nèi)自我補償。
檢查數(shù)據(jù)表LUT編程公式的準確性就
本應(yīng)用筆記而言,一個零件加載了一組類似于圖1所示的數(shù)據(jù),但電阻0設(shè)置為最大電阻,而電阻1設(shè)置為在整個溫度范圍內(nèi)可以維持的最小電阻。該實驗的目的是驗證LUT編程方程在整個溫度范圍內(nèi)的準確性,并顯示實際的零件溫度對其自身進行補償。
電阻1的LUT被編程為與整個溫度下490Ω的標稱電阻值相對應(yīng)的值。然后在整個溫度范圍內(nèi)收集電阻數(shù)據(jù),并將計算得出的理論值與測得的(實際)值作圖。
實驗結(jié)果表明,該方程非常精確地計算了低位置設(shè)置下的電阻值。在這種特殊情況下,精度始終在預期值的約2Ω之內(nèi)。還要注意,即使進行補償,電阻也會隨溫度變化。它只能在?LSB的最佳情況下進行補償,因此設(shè)計人員在設(shè)計系統(tǒng)時必須考慮一些量化誤差。
電阻0的LUT加載的值大約對應(yīng)于在整個溫度范圍內(nèi)可以維持的最大電阻。這部分的最大電阻約為9820Ω。重復實驗,并再次繪制結(jié)果圖。這次添加了一個附加功能,該功能顯示了未經(jīng)補償?shù)氖覝仉娮瑁ɡ碚撝担传@得實驗室數(shù)據(jù))也將在整個溫度范圍內(nèi)保持平衡。
該實驗的結(jié)果表明,從-40°C到室溫(+ 25°C),該方程式的滿量程電阻精度約為2LSB,從室溫到+ 100°C約為1LSB。一條與測量數(shù)據(jù)相吻合的線表明,電阻器在整個范圍內(nèi)都能很好地補償自身,有效TC為-85PPM /°C。與未補償電阻的估計+ 725PPM /°C相比,自補償DS1847的優(yōu)勢顯而易見。
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