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温度采集电路设计与校准

📚 共计 30 章节

温度传感器概述

热电偶、RTD、热敏电阻、IC传感器分类，工作原理简介，选型依据。

传感器分类

热电偶原理

塞贝克效应，K/J/T型，冷端补偿概念。

热电偶冷端补偿

热电偶信号调理

冷端补偿电路（热敏电阻/IC），仪表放大器放大电路。

信号调理仪表放大器

热电偶电路设计实例

基于AD8495的热电偶放大器，元件选型，原理图绘制。

AD8495原理图

RTD（铂电阻）原理

铂电阻温度系数，PT100/PT1000，Callendar-Van Dusen方程。

RTD信号调理

恒流源/恒压源激励，三线/四线制消除导线电阻。

恒流源四线制

RTD电路设计实例

基于ADS1248的RTD测量，差分输入，可编程增益放大器。

热敏电阻原理

NTC/PTC特性，Steinhart-Hart方程，B值参数。

热敏电阻信号调理

分压器电路，线性化网络，对数转换电路。

分压器线性化

热敏电阻电路设计实例

基于NTC的体温测量，高精度分压器，ADC接口。

体温测量ADC

IC温度传感器原理

模拟输出LM35/TMP36，数字输出DS18B20/SHT30，I2C/SPI。

IC传感器数字接口

IC温度传感器电路设计实例

DS18B20单总线多点测温，寄生供电设计。

单总线寄生供电

ADC（模数转换器）基础

分辨率、采样率、量化误差、信噪比、有效位数。

ADC选型与接口

SAR型、Sigma-Delta型，SPI/I2C/并行接口。

参考电压源设计

TL431、REF5025，低噪声设计，去耦电容。

参考电压低噪声

模拟前端（AFE）设计

抗混叠滤波器、缓冲器、ESD保护。

PCB布局与布线

模拟/数字分区，地平面，热管理，Kelvin连接。

系统噪声分析与抑制

热噪声、1/f噪声、电源噪声，屏蔽与接地。

温度校准原理

校准必要性，标准温度源，校准点选择。

校准标准源

单点校准与两点校准

偏移/增益校准，线性度校准，最小二乘法拟合。

偏移最小二乘

校准设备与工具

标准铂电阻温度计，数据采集系统，校准软件。

SPRT校准软件

校准流程实操

以PT100为例，连接设备、记录数据、计算校准系数。

软件校准算法

查找表(LUT)、线性插值、多项式拟合、数字滤波。

温度采集系统整体架构

传感器→信号调理→ADC→微控制器→显示/通信。

系统架构信号链

通信接口设计

UART(RS232/485)、I2C、SPI、蓝牙/Wi-Fi应用。

低功耗温度采集设计

电池供电，间歇工作，低功耗传感器与ADC。

低功耗电池

高温与极端环境设计

高温传感器，隔热设计，电路板材料选择。

高温极端环境

温度采集系统测试与验证

功能测试、精度测试、稳定性测试、环境测试。

故障诊断与排查

开路/短路/漂移，万用表与示波器诊断。

故障示波器

课程总结与项目实战

设计完整数字温度计(0.1°C精度)，需求分析到成品测试。

项目实战数字温度计