Ideaalikertoimen ja sarjan Resistanssierojen kompensointi Lämpöaistidiodien välillä

yleisin tapa mitata lämpötilaa “kauko-diodilla” lämpötila-anturilla on pakottaa kaksi eri virtaa diode1:n läpi, tyypillisesti virtasuhde on noin 10: 1. Diodin jännite mitataan kullakin virrantasolla ja lämpötila lasketaan yhtälön perusteella:

missä:
IH on suurempi diodin biasvirta.
IL on pienempi diodin biasvirta.
VH on diodijännite IH: n virratessa.
VL on diodijännite IL: n virratessa.
n on diodin ideaalikerroin (nimellisesti 1, mutta vaihtelee prosessoinnin myötä).
k on Boltzmannin vakio (1,38 × 10-23joulea/K).
t on lämpötila K.
q on elektronin varaus (1,60 × 10-19c)
Jos = 10, tämä voidaan yksinkertaistaa:

VH – VL = 1.986 × 10-4 × nt

Ideaalikertoimen korjaus

huomaa, että lämpötilalukeman tarkkuus riippuu n: n arvosta. jos diodianturi on suunniteltu tuottamaan oikeat lukemat diodilla, jonka ominaisarvo on n, vaihtuminen diodiin, jolla on eri ideaalikerroin, muuttaa näennäistä mitattua lämpötilaa.
Ideaalikertoimen erojen korjaaminen tehdään seuraavasti. Oletetaan, että nimelliselle ideaalikertoimelle, nnominaalille, suunniteltua diodianturia käytetään mittaamaan diodin lämpötilaa eri ideaalikertoimella, nactualilla. Mitattu lämpötila, TMEASUROITU, voidaan korjata seuraavasti:

jossa T on lämpötila K.
useimmat suorittimien diodilämpötila-anturit on suunniteltu tuottamaan tarkkaa lämpötilatietoa, kun niitä käytetään ideaalikertoimella 1,008. Joissakin uudemmissa suorittimen lämpöaistidiodeissa on alhaisemmat ideaalikertoimet. Jos käytetään suoritinta, joka on optimoitu ideaalikertoimelle 1.008 ja suoritinta, jonka ideaalikerroin on 1.0021, tiedot voidaan korjata (olettaen, ettei sarjaresistenssiä ole) seuraavasti:

todelliselle 85°C: n lämpötilalle (358,15 k), mitattu lämpötila on 82,91°C (356,06 k), virhe -2,09°. Huomaa, että virhe on verrannollinen absoluuttiseen lämpötilaan. 125°C: ssa virhe kasvaa -2,32 asteeseen.

sarjan Resistanssikorjaus

sarjan resistanssi yhdessä diodissa lisää virheitä. Maximin kaukolämpöantureissa käytettyjen 10µa: n ja 100µA: n nimellisten diodivirtojen osalta mitatun jännitteen muutos on:

RS(100µa – 10µA) = 90µA × RS

koska 1°C vastaa 198,6 µV: tä, sarjaresistanssi vaikuttaa lämpötilasiirtymään:

oletetaan, että mitattavan diodin sarjaresistanssi on 3,86 ω. Sarjaresistanssin siirtymä on:

3,86 Ω × 0,453°C/Ω = 1.75°C

jos diodin ideaalikerroin on 1,0021 ja sarjaresistanssi 3,86 Ω, kokonaispoikkeama voidaan laskea seuraavasti. Yhdistämällä sarjaresistanssin korjaus ideaalikertoimen korjaukseen saadaan:

1,75°C – 2,09°C = -0,34°C

tämä on diodin lämpötilalle 85°C. Näin ollen tässä tapauksessa sarjaresistanssin ja ideaalikertoimen vaikutus kumoaa osittain toisensa.
Huomaa, että jos diodin biasvirta on erilainen, sarjavastuksen vaikutus muuttuu suhteellisesti. Esimerkiksi joissakin kaukolämpöantureissa on diodin bias-virrat kaksi tai useampia kertoja suurempia kuin Maximin kaukoantureissa. Tuloksena olevat lämpötilavirheet voivat olla suuruusluokkaa kaksi tai useampia asteita suurempia kuin Maximin antureilla havaitut.
jotkut lämpötila-anturit sisältävät automaattisen sarjan vastuksen peruutuksen kauko-diodin tunnistuspiirissään. Kun tämä toiminto on käytössä, nämä anturit vinouttavat ulkoisia diodeja kolmella tai neljällä eri virtatasolla ja käyttävät tuloksena olevia jännitemittauksia sarjavastuksen vaikutuksen poistamiseksi lämpötilalaskennasta. Lämpötila-antureissa MAX6654 ja MAX6690 on yksi etäkanava, jossa on valinnainen sarjan vastuksen peruutus. Useilla monikanavaisilla kaukosensoreilla, kuten MAX6602, MAX6689, MAX6697, MAX6698 ja MAX6699, on sarjan vastuksen peruutus yhdellä etäkanavalla. MAX6581, jossa on seitsemän etäkanavaa, sisältää sarjan vastuksen peruutuksen kaikilla etäkanavilla.
1tämä diodi ei ole kaksijohtoinen tasasuuntaaja tai signaalidiodi kuten 1N4001. Tällaiset diodit eivät toimi kauko-diodin lämpötila-antureilla. Sen sijaan diodi on todellisuudessa diodiksi kytketty bipolaarinen transistori. Jos transistori on diskreetti yksikkö, sen pohja ja keräilijä tulee kytkeä yhteen. Jos transistori on substraatti PNP, kerääjä maadoitetaan ja pohja ja emitteri toimivat katodina ja anodina. Kun tässä asiakirjassa käytetään “diodia”, se viittaa edellä kuvattuihin diodikytkettyihin transistoreihin.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.