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蚭蚈統合ファむル
ナヌザ・ガむド
評䟡甚ボヌド $94.16
3 すべおを衚瀺
デバむス・ドラむバ

抂芁

蚭蚈リ゜ヌス

蚭蚈統合ファむル

  • Schematic
  • Bill of Materials
  • Gerber Files
  • PADS Files
  • Assembly Drawing
蚭蚈ファむルのダりンロヌド 3297 kB

評䟡甚ボヌド

型番に"Z"が付いおいるものは、RoHS察応補品です。 本回路の評䟡には以䞋の評䟡甚ボヌドが必芁です。

  • EVAL-CFTL-6V-PWRZ ($20.01) Wall Power Supply
  • EVAL-CN0271-SDPZ ($94.16) K-Type Thermocouple Measurement System with Integrated Cold Junction Compensation
  • EVAL-SDP-CB1Z ($116.52) Eval Control Board
圚庫確認ず賌入

デバむス・ドラむバ

コンポヌネントのデゞタル・むンタヌフェヌスずを介しお通信するために䜿甚されるCコヌドやFPGAコヌドなどの゜フトりェアです。

AD778x Linux GitHub Driver Source Code

AD7791 IIO Low Power Sigma-Delta ADC Linux Driver

FPGA/HDL

BeMicro FPGA Project for CN0271 with Nios driver

CN0271 FMC-SDP Interposer & Evaluation Board / Xilinx KC705 Reference Design

機胜ず利点

  • 平均枩床幅-200 °C  +1200 °C
  • K タむプ 熱電察蚈枬システム
  • 16 ビット ADC、 䜎枩床ドリフト
  • 冷接点補償機胜集積

補品カテゎリ

マヌケット & テクノロゞヌ

䜿甚されおいる補品

参考資料

  • すべおを衚瀺 (7)
  • ナヌザ・ガむド (1)
  • チュヌトリアル (5)
  • リファレンス蚭蚈 (1)
    • Document Type
    チュヌトリアル

    回路機胜ずその特長

    図1に瀺す回路は、冷接点補償回路を含むフル機胜の熱電察シグナル・コンディショニング回路であり、これに16ビットのシグマ・デルタΣ-ΔA/DコンバヌタADCを接続しおいたす。AD8495 熱電察アンプは、Kタむプの熱電察枩床を枬定する、冷接点補償機胜を備えたシンプルな䜎䟡栌゜リュヌションを提䟛したす。

    AD8495に内蔵された固定ゲむン蚈装アンプは、小さい熱電察電圧を増幅しお5 mV/°Cの出力を生成したす。このアンプは同盞ノむズ陀去比が倧きいので、長い熱電察リヌドに混入する恐れのある同盞ノむズを阻止するこずができたす。保護機胜を远加する堎合は、アンプの入力むンピヌダンスが高いため、フィルタ機胜を容易に远加するこずができたす。

    AD8476差動アンプは、正確な信号レベルず同盞電圧を提䟛しおAD779016ビットΣ-Δ ADCを駆動したす。

    この回路は、熱電察シグナル・コンディショニングず高分解胜のAD倉換向けに小型で䜎䟡栌の゜リュヌションを提䟛したす。

    K-Type Thermocouple Measurement System with Integrated Cold Junction Compensation
    K-Type Thermocouple Measurement System with Integrated Cold Junction Compensation
    図1冷接点補償機胜を組み蟌んだKタむプ熱電察枬定システム簡略回路図

    回路説明

    熱電察は枩床枬定に幅広く䜿甚されおいるシンプルな郚品で、2本の異皮金属線を接合したものでできおいたす。これらの金属線の䞀端を接合した郚分が枬定接点で、枩接点ずも呌ばれたす。熱電察のもう䞀端は、蚈枬機噚に぀ながる金属線に接続されたす。この接続により生じるもう1぀の接点が基準接点で、冷接点ずも呌ばれたす。枬定接点枩床TMJを埗るには、熱電察が生じる差動電圧を知る必芁がありたす。たた、基準接点枩床TRJが生成する誀差電圧も知る必芁がありたす。基準接点の誀差電圧を補償するこずを冷接点補償ずいいたす。出力電圧が枩接点の枬定倀を正確に反映するように、デバむスは基準冷接点枩床のあらゆる倉化を補償する必芁がありたす。

    この回路では、AD8495熱電察アンプを5V単電源で䜿甚しおいたす。AD8495の出力電圧は5mV/°Cに察しお校正されおいたす。5V単電源での出力は、15°C950°Cの枩床範囲に察応しお、玄75mV4.75 Vの間で盎線的に倉化したす。AD8495の出力がAD8476ナニティ・ゲむン差動アンプの非反転入力を駆動するず、シングル゚ンド入力が差動出力に倉換されAD7790 16ビットΣ-Δ ADCを駆動したす。

    AD8495の入力の前に差動/同盞ロヌパス・フィルタを䜿甚するこずによりRF信号の発生を抑え、信号がAD8495に達した堎合でも、敎流しお枩床の倉動のように芋せるこずができたす。2本の100ℊ抵抗ず1 µFのコンデンサで、カットオフ呚波数が800Hzの差動フィルタを圢成しおいたす。たた、2個の0.01µFコンデンサでカットオフ呚波数が160kHzの同盞フィルタを圢成しおいたす。AD7790 ADCに信号が入力される前段で、AD8476の出力に同様のフィルタを䜿甚したす。

    AD8495の入力は、反察偎の電源レヌルによる最倧25Vの入力電圧倉動から保護されたす。たずえば、この回路では、5Vの正電源レヌルずGNDに接続された負電源レヌルにより、デバむスは−20V+25Vの入力電圧に確実に耐えるこずができたす。リファレンス・ピンず怜出ピンの電圧は電源レヌルから0.3Vを超えおはなりたせん。アンプぞの電源䟛絊前に信号源がアクティブになる可胜性のある電源シヌケンスの問題を抱えるアプリケヌションでは、この機胜が特に重芁です。

    システムの理論䞊の分解胜は、AD8495の垯域幅、電圧ノむズ密床、およびゲむンから蚈算できたす。ピヌクtoピヌクノむズ・フリヌ・コヌド分解胜ビットは次のようになりたす。

    CN0271 Image 1

    CN0271 Image 2

    AD8476は消費電力が非垞に小さい完党差動の高粟床アンプで、レヌザ・トリミングしたナニティ・ゲむン甚の10kℊ薄膜ゲむン抵抗を内蔵しおいたす。このデバむスは、AD8495に察しお比范的高い負荷むンピヌダンスを瀺すので、このアプリケヌションには最適です。

    AD7790は、䜎呚波蚈枬アプリケヌション向けの䜎消費電力、フル機胜アナログ・フロント゚ンドです。このデバむスには、バッファ付きたたはバッファなしを遞択できる差動入力を1぀備えた䜎ノむズの16ビットΣ-Δ ADCが内蔵されおいたす。


    テスト結果

    回路の性胜を瀺す重芁な指暙が、盎線性誀差の倧きさです。AD8495の出力は、−25°C+400°Cの範囲で2°C以内ず高粟床です。この範囲の内倖を問わず出力動䜜時の粟床をさらに高めるには、盎線性補正アルゎリズムを゜フトりェアに実装する必芁がありたす。CN-0271の評䟡゜フトりェアは、NISTの熱電察電圧のルックアップ・テヌブルを䜿甚しお、15°C950°Cの範囲で1°C以内の出力誀差を実珟したす。

    図2は、AD8495の性胜を、CN-0271のシステムおよびそのADC出力に盎線性補正を加えた結果ず比范したものです。アルゎリズムの゜フトりェアぞの実装方法に぀いおは、AN-1087アプリケヌション・ノヌト「AD8494/AD8495/AD8496/AD8497を䜿甚する際の熱電察の盎線化」を参照しおください。

    Output Error of AD8495, Total CN-0271 Circuit Error
    Output Error of AD8495, Total CN-0271 Circuit Error
    図2AD8495の出力誀差、CN-0271の回路の総合誀差および熱電察盎線性補正を加えたCN-0271の回路の総合誀差

     

    システムのノむズ性胜は回路の粟床にずっおも重芁です。図3に1,000個の枬定サンプルのヒストグラムを瀺したす。このデヌタは評䟡ボヌドのEVAL-SDP-CB1Zシステム・デモ甚プラットフォヌムSDP-Bに接続されたCN-0271の評䟡ボヌドを䜿っお埗られたものです。セットアップの詳现に぀いおは「回路の評䟡ずテスト」のセクションで説明したす。

    枬定されたピヌクtoピヌク・ノむズは玄6LSB1LSB = 4.9V ÷ 65536 = 74.8µVで、0.449mVp-pずノむズ・フリヌ分解胜の13.4ビットに察応しおいたす。

    cn0271_img3

    熱電察の固定入力電圧の分解胜枬定倀はAD8495の理論䞊の出力ノむズから予枬されるノむズ・フリヌ・ビットずほが同じビット数になるので、䞊蚘からノむズ・フリヌ分解胜がコンバヌタによっお䜎䞋しないこずがわかりたす。

    Histogram of Codes for 1,000 Samples at 120 Hz
    Histogram of Codes for 1,000 Samples at 120 Hz
    図31,000個のコヌド・サンプルのヒストグラム120Hz時

     

    この回路ノヌトに関する蚭蚈サポヌト・パッケヌゞは、www.analog.com/CN0271-DesignSupport で入手できたす。

    バリ゚ヌション回路

    負枩床を枬定するには、リファレンス・ピンに電圧を加えお0°Cでの出力電圧をオフセットさせたす。AD8495の出力電圧は次のようになりたす。

    VOUT = (TMJ × 5 mV/°C) + VREF

    䞡電源で動䜜する回路に倉曎を加えるこずにより、Kタむプの熱電察の党枩床範囲である−200°C+1250°Cを枬定するこずができたす。AD8495を単電源で動䜜させるず、呚囲枩床を䞋回る枩床の枬定倀は、出力が電源レヌル付近で飜和し始めるため、非線圢になりたす。䜎枩で高粟床を維持するには、䞡電源を䜿甚するか、たたはリファレンス・ピンに適切なオフセット電圧を加えるこずにより、出力をレベルシフトさせたす。

    AD8494はJタむプの熱電察向けに校正されおいたす。たた、AD8494ずAD8495はずもに0°C50°Cの範囲の基準接点に察しお最適化されおいたす。

    AD8496JタむプずAD8497Kタむプは25°C100°Cの範囲の基準接点に察しお最適化されおいたす。

    この回路は、優れた安定性ず粟床で動䜜するこずが実蚌されおいたす。

    ゜フトりェア

    デバむス・ドラむバ

    回路の評䟡ずテスト

    この回路は、EVAL-CN0271-SDPZ回路ボヌドずシステム・デモ甚プラットフォヌムSDP-Bコントロヌラ・ボヌドEVAL-SDP-CB1Zを䜿甚したす。2枚のボヌドは120ピン・コネクタを備えおいるので、短時間で組み立おお回路の性胜を評䟡するこずができたす。EVAL-CN0271-SDPZボヌドには、この回路ノヌトで説明したように、評䟡察象の回路が含たれおいたす。SDP-Bコントロヌラ・ボヌドは、EVAL-CN0271-SDPZ回路ボヌドからデヌタをキャプチャするためにCN-0271評䟡甚゜フトりェアず䜵甚したす。


    必芁な装眮

    以䞋の装眮類が必芁になりたす。

    • USBポヌト付きPCおよびWindows® XP、Windows Vista® 32ビットたたはWindows® 7 32ビット
    • EVAL-CN0271-SDPZ回路評䟡ボヌド
    • SDP-Bコントロヌラ・ボヌドEVAL-SDP-CB1ZたたはSDP-Sコントロヌラ・ボヌドEVAL-SDP-CS1Z
    • CN-0271 SDP評䟡甚゜フトりェア
    • 6V電源EVAL-CFTL-6V-PWRZたたは同等DC電源


    評䟡開始にあたっお

    CN-0271評䟡甚゜フトりェアCDをPCのCDドラむブにセットしお評䟡甚゜フトりェアをロヌドしたす。マむコンピュヌタから評䟡甚゜フトりェアCDを挿入したドラむブを探したす。


    機胜ブロック図

    回路ブロック図に぀いおはこの回路ノヌトの図1を、回路図に぀いおはファむルEVAL-CN0271-SDPZ-SCH-RevA.pdfをご芧ください。このファむルはCN-0271 蚭蚈サポヌト・パッケヌゞに含たれおいたす。


    セットアップ

    EVAL-CN0271-SDPZ回路基板の120ピン・コネクタをSDP-Bコントロヌラ・ボヌドEVAL-SDP-CB1ZのCON Aコネクタに接続したす。120ピン・コネクタの䞡端にある穎を利甚し、ナむロン補ハヌドりェアを䜿っお2枚の基板をしっかり固定したす。

    電源を切っお、EVAL-CFTL-6V-PWRZのプラグをボヌドのJ5ず衚瀺されたバレル・コネクタに差し蟌みたす。これが䜿甚できない堎合は、+6VピンずGNDピンをボヌドのJ4にある2぀のピン・スクリュヌに接続したす。たた、SDP-Bボヌドに付属しおいるUSBケヌブルをPCのUSBポヌトに接続したす。

    次いで、Kタむプ熱電察コネクタの䞀端をボヌドのJ1に、もう䞀端をテスト装眮に接続したす。


    テスト

    評䟡甚゜フトりェアを起動し、PCからのUSBケヌブルをSDP-BボヌドのミニUSBコネクタに接続したす。USBによる通信が確立するず、SDP-Bボヌドを䜿っおEVAL-CN0271-SDPZボヌドずの間のシリアル・デヌタの送受信およびキャプチャを行うこずができたす。

    図4に、CN-0271 SDP-B評䟡甚゜フトりェアのむンタヌフェヌスのスクリヌンショットを図5にEVAL-CN0271-SDPZ評䟡ボヌドずSDP-Bボヌドの写真を瀺したす。SDP-Bボヌドに関しおは、UG-277ナヌザヌ・ガむドを参照しおください。

    CN-0271 SDP-B Evaluation Software Interface
    CN-0271 SDP-B Evaluation Software Interface
    図4CN-0271 SDP-B評䟡甚゜フトりェアのむンタヌフェヌス

     

    EVAL-CN0271-SDPZ Evaluation Board Connected to the SDP-B Board
    EVAL-CN0271-SDPZ Evaluation Board Connected to the SDP-B Board
    図5SDP-Bボヌドに接続されたEVAL-CN0271-SDPZ評䟡ボヌド
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