如何在噪声环境中保护数字温度传感器

文章摘要：在噪声环境中使用数字温度传感的方法是很困难的。噪声容易同温度传感电路耦合从而导致很大的温度测量误差。事实上，噪声环境可能完全淹没温度测量结果并使所有结果丧失利用价值。 更糟糕的是，在这样的应用中，我们迄今为止还无法在数字温度传感器之前增加足够的滤波器。这是因为同滤波器有关的电容和电阻与所使用的测量技术相互干扰，加入滤波器将引起传感器偏移进而造成测量结果错误。嵌入在最新数字传感器中的串联电阻抵消技术的出现，意味着这种情况将不再存在。 例如，在ADT7461的D+和D-输入端之间增加一个简单的R-C-R滤波器可以减少或消除在温度测量电路上的噪声效应(见图)。远程传感器是一种连接了二极管的标准PNP

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在噪声环境中使用数字温度传感的方法是很困难的。噪声容易同温度传感电路耦合从而导致很大的温度测量误差。事实上，噪声环境可能完全淹没温度测量结果并使所有结果丧失利用价值。

　　更糟糕的是，在这样的应用中，我们迄今为止还无法在数字温度传感器之前增加足够的滤波器。这是因为同滤波器有关的电容和电阻与所使用的测量技术相互干扰，加入滤波器将引起传感器偏移进而造成测量结果错误。嵌入在最新数字传感器中的串联电阻抵消技术的出现，意味着这种情况将不再存在。

　　例如，在ADT7461的D+和D-输入端之间增加一个简单的R-C-R滤波器可以减少或消除在温度测量电路上的噪声效应(见图)。远程传感器是一种连接了二极管的标准PNP晶体管，其发射极被连接到ADT7461的D+引脚，基极和集电极连接到D-引脚。该滤波器包含两个100Ω的电阻和一个1nF的电容。

　　把该滤波器尽可能地放在接近D+和D-输入端的地方并按图示进行连接。该滤波器的截止频率为1.6 MHz。如果不放置滤波器，温度测量误差可以达到80℃或更高！加入滤波器之后，测量误差可以下降到1℃以下，因此这个电路非常适合于高噪声环境。

　　可以使用其它数值的电阻和电容来构建满足截止频率要求的滤波器：电容的最大值应低于2.2 nF，因为任何更高的数值将对温度测量产生影响；同样，D+和D-上的电阻加起来最大不应超过3 kΩ。

　　通常，在远程传感器和标准的数字温度传感器之间的任何电阻都将影响温度测量的精度，比如，对于与传感器串联的寄生电阻，每欧姆将导致0.5℃的偏移。

　　然而，ADT7461可以自动抵消最大为3 kΩ的串联电阻效应，正是这个特性使我们可以在ADT7461和远程传感器之间加入滤波器。图中的滤波器在连接到外部传感器的D+和D-路径上都使用了100 Ω的电阻。这两个电阻无需用户校准，实际上，任何同PCB引线或其它连接器有关的电阻将被抵消掉，从而允许远程传感器被放在距ADT7461一定距离的地方。

　　图2显示了该滤波器在高噪声环境中的有效性。这个例子中把噪声为100mV的方波以相同的相位加到D+和D-路径上，在不加滤波器时，ADT7461的温度测量误差最高达50℃，加入滤波器后误差被减小到低于1℃，这个数值低于该器件给定的±1℃精度。类似地，该滤波器也可以降低差分噪声，即在D+和D-路径上不同相的噪声。