电路功能与优势：图 1 所示电路是一个基于 24 位 Σ-Δ 型 ADC AD7793 的完整热电偶系统。AD7793 是一款适合高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端，内置 PGA、基准电压源、时钟和激励电流，从而大大简化了热电偶系统设计；系统峰峰值噪声约为 0.02℃。

AD7793 的最大功耗仅 500μA，因而适合低功耗应用，例如整个发送器的功耗必须低于 4mA 的智能发送器等。AD7793 还具有关断选项：在这种模式下，整个 ADC 及其辅助功能均关断，器件的最大功耗降至 1μA。

AD7793 提供一种集成式热电偶解决方案，可以直接与热电偶接口；冷结补偿由一个热敏电阻和一个精密电阻提供。该电路只需要这些外部元件来执行冷结测量，以及一些简单的 R-C 滤波器来满足电磁兼容性（EMC）要求。

图 1　带冷结补偿的热电偶测量系统（原理示意图：未显示去耦和所有连接）

电路描述：本电路使用 T 型热电偶，该热电偶由铜和康铜构成，温度测量范围为 -200℃ 至 +400℃，产生的温度相关电压典型值为 40μV/℃。

热电偶的传递函数不是线性的：在 0℃ 至 +60℃ 的温度范围，其响应非常接近线性；但是在更宽的温度范围内，必须使用一个线性化程序处理。测试电路不包括线性化功能，因此本电路的有用测量范围是 0℃ 到 +60℃。在该温度范围内，热电偶产生 0mV 至 2.4mV 的电压；内部 1.17V 基准电压用于热电偶转换，因此 AD7793 的增益配置为 128。

AD7793 采用单电源供电，热电偶产生的信号必须被偏置到地以上，从而处于该 ADC 支持的范围内：对于 128 倍的增益，模拟输入端的绝对电压必须在 GND+300mV 至 AVDD−1.1V 范围内。AD7793 片上集成的偏置电压发生器偏置热电偶信号，使其共模电压为 AVDD/2，确保以相当大的裕量满足输入电压限值要求。

热敏电阻在 +25℃ 时的值为 1kΩ，0℃ 时的典型值为 815Ω，+30℃ 时的典型值为 1040Ω。假设 0℃ 至 30℃ 的传递函数为线性，则冷结温度与热敏电阻 R 之间的关系为：

冷结温度 = 30×(R − 815)/(1040 − 815)

AD7793 的 1mA 激励电流用于为热敏电阻和 2kΩ 精密电阻供电，基准电压利用该 2kΩ 外部精密电阻产生。这种架构提供一种比率式配置：激励电流用于为热敏电阻供电，并产生基准电压，因此激励电流值的偏差不会改变系统的精度。

对热敏电阻通道进行采样时，AD7793 以 1 倍的增益工作；对于 +30℃ 的最大冷结温度，热敏电阻上产生的最大电压为 1mA×1040Ω=1.04V。

热敏电阻的选择条件是：热敏电阻上产生的最大电压乘以 PGA 增益的结果小于或等于精密电阻上产生的电压。

对于 ADC_CODE 的转换值，相应的热敏电阻值 R 等于：

R = (ADC_CODE − 0x800000)×2000/2²³

还需要考虑 AD7793 的 IOUT1 引脚的输出顺从电压：使用 1mA 激励电流时，输出顺从电压等于 AVDD−1.1V。从上述计算可知，电路满足这一要求，因为 IOUT1 的最大电压等于精密电阻上的电压加上热敏电阻上的电压，即 2V+1.04V=3.04V。