AD5933阻抗测量芯片原理及其应用.
ad590
AD590概述AD590是一款具有广泛应用的温度传感器。
它是一种半导体设备，可测量环境温度并将其转换为与温度成正比的电压输出。
AD590具有高精度、线性度好的特点，适用于各种温度测量应用场景。
工作原理AD590的工作原理基于它内部的温度感应元件。
该元件采用了PN结构，并通过电流源将该结构偏置到适当的状态。
当其暴露在环境温度下时，将通过PN结之间的Voltage Dropout来建立基准电压。
当温度上升时，感应元件中的电压也会相应地上升。
由于AD590的输出电流是与温度成正比的，因此输出电压也随之变化。
具体来说，AD590的输出电流与温度之间的关系为1μA/°C。
即每升高1摄氏度，输出电流将增加1微安。
将AD590与外部电路连接后，可以将其输出电流转换为电压信号。
这通常通过将AD590的输出电流通过电阻进行转换实现。
可以根据所选电阻的大小来调整输出电压的幅度。
特性•高精度：AD590具有很高的温度测量精度，通常在0.75°C以内。
这使得它适用于对温度要求高的应用场景。
•宽温度范围：AD590能够在-55°C至+150°C的范围内进行稳定和精确的温度测量。
•线性度好：AD590的输出电流与温度成线性关系，使得其输出电压也能够线性地随温度变化。
•可靠性高：由于AD590是一个简单的半导体器件，没有活动部件或机械移动部件，因此其可靠性相对较高。
应用AD590广泛应用于各种温度测量和控制场景。
以下是一些常见的应用示例：温度测量AD590可以用作温度计，用于测量环境温度。
将AD590连接到相应的电路中，并进行适当的转换，即可将其输出电压转换为温度值。
该功能在许多工业和家庭设备中得到广泛使用。
温度控制由于AD590能够提供准确的温度测量，因此它可以用于温度控制系统。
通过将AD590的输出与设定温度进行比较，可以实现精确的温度控制。
这在许多自动化和控制系统中非常有用，如恒温箱、恒温实验室等。
阻抗匹配的原理及应用
阻抗匹配的原理及应用1. 阻抗匹配的定义在电子电路设计中，阻抗匹配是指将输入和输出电路的阻抗调整为互相匹配的过程。
阻抗匹配可以使信号在电路之间传输时最大限度地传递能量，减少能量反射和损耗。
通过阻抗匹配，可以提高电路的性能和信号传输质量。
2. 阻抗匹配的原理阻抗匹配的原理是基于两个基本的电路理论：傅里叶变换和最大功率传输定理。
2.1 傅里叶变换傅里叶变换是将一个时域信号分解成不同频率的正弦和余弦分量的数学技术。
在阻抗匹配中，傅里叶变换用于将时域信号转换为频域信号，从而分析信号的频谱特性。
2.2 最大功率传输定理最大功率传输定理是指当负载电阻与源电阻相等时，电路能够以最大功率传输能量。
阻抗匹配通过调整电路的阻抗使其与源电阻或负载电阻相等，从而实现最大功率传输。
3. 阻抗匹配的应用阻抗匹配在电子电路设计和通信系统中有广泛的应用。
3.1 无线通信系统在无线通信系统中，阻抗匹配用于将天线阻抗与无线发射机或接收机的阻抗匹配。
这可以提高无线信号的传输效率，减少信号损失和反射。
3.2 放大器设计在放大器设计中，阻抗匹配被广泛应用于放大器的输入和输出端口。
阻抗匹配可以使信号在放大器中传输时最大限度地传递能量，提高放大器的增益和线性度。
3.3 系统集成在系统集成中，阻抗匹配用于连接不同的电路模块。
通过阻抗匹配，可以使各个模块之间的阻抗匹配，确保信号的正确传输和系统的正常运行。
4. 阻抗匹配的方法在实际应用中，有多种方法可用于实现阻抗匹配。
以下是几种常见的方法：•使用阻抗变换器：阻抗变换器可以将一个阻抗转换为另一个阻抗，以实现阻抗匹配。
常见的阻抗变换器有电感、电容、变压器等。
•使用匹配网络：匹配网络是由电感、电容和电阻等元件构成的网络，用于调整输入和输出电路的阻抗以实现匹配。
•使用负馈：负馈可以将一个电路的输出信号反馈到输入端，以调整输入电路的阻抗与负载电路的阻抗匹配。
负馈可以通过放大器或运算放大器来实现。
•使用传输线：传输线可以通过调整传输线的长度或特性阻抗来实现阻抗匹配。
集成温度传感器AD590的电路原理及其在测温和温控中的应用
T
,即 ( 4)
由上式知, 当电阻 R 的阻值给定时, I 0 / T 为一恒定值。适当选取 R 值, 理论上可使 I 0 T 为 1 0000 A K( K 为热力学温度单位) 。 由上面的分析知 , AD590 的输出电流 I 0 与它所处的热力学温度 T 成线性关系 , 因此 实现了温度至电流强度的线性转换。 与图 2 相比, 图 1 虚线框内增加了一些电路。它们用以改善镜象电流源 Q1 和 Q 2, 使之工作时更 接近理想电流源 ( 高 阻抗 ) , 从而减弱 输入电压 变化的影 响。经测 试, 当 2
Zi Yan ( Beijing Institute of Light Industry, Beijing, 100037) Abstract : An analysis on the size and structure of the calorimeter in the experiment of heat exchange is conducted. It is presented that the minimun heat consumption of the calorimeter in the experiment is related to the size design but not to the other experiment values. Key words: calorimeter ; heat comsumption; size
度测量和恒温控制中的应用 关键词 : 集成温度传感器 ; 温度测量 ; 温度控制 中图分类号 : TN43 文献标识码 : A
1
引言 由于科学研究、 工业和家用电器等方面对测温和温控的需要 , 各种新型的集成电路温
AD转换芯片ADC原理及应用
(2).引脚结构
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0—5V,若信号太小，必须
进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前 增加采样保持电路。文档来自于网络搜索
地址输入和控制线：4条
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码
ADC0809A/D
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS
组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转
8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，A/D转换完的数字量，线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进 行转换。A,B和C为地址输入线，用于选通IN0—IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如 下表所示。文档来自于网络搜索
AD转化芯片的工作原理及应用
AD转化芯片的工作原理及应用1. 工作原理AD转化芯片（Analog-to-Digital Converter, ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号的电子器件。
它的工作原理基于采样和量化两个步骤。
1.1 采样AD转化芯片首先对输入的模拟信号进行采样，即将连续的模拟信号在时间上离散化。
采样的频率决定了芯片能够处理的最高频率信号，这也是AD转化芯片的重要参数之一。
常见的采样方式有均匀采样和非均匀采样。
1.2 量化在采样后，AD转化芯片将采样得到的模拟信号转换为数字信号。
量化过程是将连续的模拟信号分为若干个离散的量化水平，例如8位ADC可将模拟信号分为256个不同的量化水平。
量化的精度决定了AD转化芯片的分辨率，常见的精度有8位、10位、12位等。
2. 应用2.1 信号处理系统AD转化芯片在信号处理系统中扮演着重要的角色。
模拟信号可以通过AD转化芯片转换为数字信号后，通过数字处理器进行各种算法处理，如滤波、变换、编码等。
这样可以提高信号的处理效率和精度，并方便信号的存储和传输。
2.2 传感器接口AD转化芯片经常用于传感器接口。
各种传感器产生的模拟信号可以通过AD转化芯片转换为数字信号，方便后续的数据处理和分析。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
2.3 仪器仪表AD转化芯片广泛应用于各种仪器仪表中。
例如多用途示波器、频谱分析仪等都需要将输入的模拟信号转换为数字信号进行处理和显示。
AD转化芯片在仪器仪表中能够提供高精度和快速的信号转换能力。
2.4 通信系统在通信系统中，AD转化芯片用于将模拟信号转换为数字信号进行数字调制和解调。
这样可以方便信号的传输和处理，提高通信系统的效率和可靠性。
常见的应用包括调制解调器、无线通信设备等。
3. 优势AD转化芯片具有以下几个优势：•精度高：AD转化芯片能够提供高精度的模拟信号转换，满足各种应用的需求。
•速度快：AD转化芯片可以快速地将模拟信号转换为数字信号，适用于高速数据处理和传输。
AD590中文资料全
AD590中文资料特点：线性电流传感器：1uA/K范围：55°C-+150°C陶瓷传感器探头兼容包终端装置：电压/电流激光微调到±0.5°C校准精度(AD590M)良好的线性：±0.3°C覆盖全量程(AD590M)供电电压范围：+4V-+30V独立传感器低成本产品说明：AD590是一个将输出电流比例转换成绝对温度的二终端集成电路温度变换装置。
为电源电压在+4V和+30V之间设备作为一个高阻抗、恒定电流为1uA/K的装置。
芯片的薄膜电阻器的激光微调装置被用于将设备微调至在298.2K(+25°C)时输出298.2uA。
AD590应该被应用于任意温度感应在+150°C之下，在这个温度下，传统的温度感应装置都可以使用。
一个整体集成电路的固有低成本与支持电路牌子的排除结合了AD590一个有吸引力的选择为许多温度测量情况。
线性化电路、精确度电压放大器、抵抗测量的电路和冷接点报偿不必要在申请AD590。
除温度测量之外,应用包括温度分离组分的报偿或更正,偏心比例与绝对温度,流速测量,流体的平实侦查和测速。
AD590可以在芯片的形式封装，在保护的环境下，它适用于混合电路和快速温度测量。
AD590在遥感应用方面特别好用。
由于它的高阻抗电流输出，设备对长线性的电压下降不敏感。
任何良好的绝缘绞的一双都能很好的从接收CMOS多路复用器或者切换逻辑门输出的电源电压。
产品特点：①AD590是一个要求只有一个直流电源电压(+4V to+30V)的校准的双终端温度传感器。
昂贵的发射器，滤波器，导致线性补偿和线性化电路是应用设备所不必要的。
②国家最先进的晶圆级激光修剪的广泛最终测试确保了AD590的单元的易于更换。
③是电流而不是电压的输出导致了优先接口的排斥反应。
此外，电压需求低(1.5mWs@ 5V@+25°C.)。
这些功能使得AD590易于应用于远程传感器。
AD转换输入阻抗问题概括
ADC转换的输入阻抗，指的是ADC外部的模拟输入源的输入阻抗，即外部模拟源的输出阻抗，针对各种ADC转换类型的不同，对于外部的输入阻抗有不同的要求。
1:SAR型ADC 这种ADC内阻都很大，一般500K以上。
即使阻抗小的ADC，阻抗也是固定的。
所以即使只要被测源内阻稳定，只是相当于电阻分压，可以被校正。
2:开关电容型，如TLC2543之类。
他要求很低的输入阻抗用于对内部采样电容快速充电。
这时最好有低阻源，否则会引起误差。
实在不行，可以外部并联一很大的电容，每次被取样后，大电容的电压下降不多。
因此并联外部大电容后，开关电容输入可以等效为一个纯阻性阻抗，可以被校正。
3：FLASH.html">FLASH型（直接比较型）。
大多高速ADC都是直接比较型，也称闪速型（FLASH），一般都是低阻抗的。
要求低阻源。
对外表现纯阻性，可以和运放直接连接4：双积分型大多输入阻抗极高，几乎不用考虑阻抗问题5：Sigma-Delta型。
这是目前精度最高的ADC类型，也是最难伺候的一种ADC。
重点讲一下要注意的问题：a.内部缓冲器的使用。
SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入，必须有低阻源。
所以为了简化外部设计，内部大多集成有缓冲器。
缓冲器打开，则对外呈现高阻，使用方便。
但要注意了，缓冲器实际是个运放。
那么必然有上下轨的限制。
大多数缓冲器都是下轨50mV，上轨A VCC-1.5V。
在这种应用中，共莫输入范围大大的缩小，而且不能到测0V。
一定要特别小心！一般用在电桥测量中，因为共模范围都在1/2VCC附近。
不必过分担心缓冲器的零票，通过内部校零寄存器很容易校正的。
b.输入阻抗问题。
SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入，在低阻源上工作良好。
但有时候为了抑制共模或抑制乃奎斯特频率外的信号，需要在输入端加RC滤波器，一般DATASHEET上会给一张最大允许输入阻抗和C和Gain的关系表。
这时很奇怪的一个特性是，C越大，则最大输入阻抗必须随之减小！刚开始可能很多人不解，其实只要想一下电容充电特性久很容易明白的。
ad590工作原理
ad590工作原理AD590是一种温度传感器，它是一种双极性温度传感器，可以提供高精度的温度测量。
它的工作原理是基于半导体材料的温度特性，通过测量半导体材料的电压来确定温度的变化。
AD590的工作原理可以简单地分为以下几个步骤：首先，AD590利用半导体材料的特性来实现温度测量。
半导体材料的电阻随温度的变化而变化，这种特性被称为负温度系数。
AD590利用这种特性来将温度转换为电压信号。
其次，AD590将半导体材料的电阻变化转换为电压信号。
当温度发生变化时，半导体材料的电阻会发生变化，从而引起电压信号的变化。
AD590利用这种电压信号来实现温度的测量。
最后，AD590通过电压信号来输出温度的测量结果。
它可以将电压信号转换为数字信号或模拟信号，从而实现对温度的测量和输出。
总的来说，AD590的工作原理是基于半导体材料的温度特性，通过测量半导体材料的电压来确定温度的变化。
它可以提供高精度的温度测量，适用于各种温度测量场合。
除了以上的工作原理，AD590还具有以下特点：1. 高精度，AD590可以提供高精度的温度测量，误差很小，适用于对温度精度要求较高的场合。
2. 宽温度范围，AD590可以适用于宽温度范围的测量，可以满足不同温度范围的测量需求。
3. 稳定性好，AD590具有良好的稳定性，可以长时间稳定地工作，不易受外界环境的影响。
4. 输出信号方便，AD590可以将温度测量结果以数字信号或模拟信号的形式输出，方便接入各种控制系统。
综上所述，AD590是一种基于半导体材料温度特性的温度传感器，通过测量半导体材料的电压来确定温度的变化。
它具有高精度、宽温度范围、稳定性好和输出信号方便等特点，适用于各种温度测量场合。
AD590在工业控制、医疗设备、汽车电子等领域有着广泛的应用前景。
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AD5933阻抗测量芯片原理及其应用
1 AD5933芯片概述
1.1 主要性能
AD5933是一款高精度的阻抗测量芯片，内部集成了带有12位，采样率高达
1MSPS的AD转换器的频率发生器。
这个频率发生器可以产生特定的频率来激励外部电阻，电阻上得到的响应信号被ADC采样，并通过片上的DSP进行离散的傅立叶变换。
傅立叶变换后返回在这个输出频率下得到的实部值R和虚部值
I。
这样就可以很容易的计算出在每个扫描频率下的傅立叶变换的模和电阻的相角。
其中模＝，相角＝。
AD5933主要具有以下特性：
λ可编程的频率发生器，最高频率可达100KHz
λ作为设备通过口和主机通讯，实现频率扫面控制
λ频率分辨率为27位〔<0.1Hz〕
λ阻抗测量范围为100Ω到10MΩ
λ内部带有温度传感器，测量误差范围为±2℃
λ带有内部时钟
λ可以实现相位测量
λ系统精度为0.5%
λ可供选择的电源范围为2.7V到5V
λ正常工作的温度范围-40℃到+125℃
λ 16脚SSOP封装
1.2 AD5933的引脚定义
图1给出了AD5933的封装图，表1给出了AD5933的引脚定义。
建议在使用时把所有的电源脚9、10、11都连到一起，统一连接到电源上，同样所有的地引脚12、13、14也都连接到一起，统一连接到系统地上
图1 AD5933引脚排列
表1 AD5933引脚定义
1.3 主要应用
AD5933可以广泛的应用在电化学分析、生物电极阻抗测量、阻抗谱分析、复杂阻抗测量、腐蚀监视和仪器保护、生物医学和自动控制传感器、无创检测、原材料性能分析以及燃料和电池状态监测等众多领域。
为阻抗的测量提供了很大的方便，单片集成技术大大的减小了仪器的体积，使得仪器使用更加方便。
简单的I2C通讯方式，方便用户操作，减小了用户编程的困难。
由于它给出的直接是变换后阻抗的实部和虚部数据，大大的简化了用户编程过程，节省了开发时间。
2 AD5933工作原理
2.1 AD5933的参数设置
AD5933片上带有一个27位的DDS来提供输出特定频率激励信号。
输入到DDS 状态寄存器的数据由AD5933片上地址为82h、83h、84h的起始频率寄存器提
供。
尽管状态寄存器提供27位的精度，但其实起始频率寄存器的高三位是被内部置零的，所以用户可以控制的只有起始频率的低24位。
AD5933可以实现
0.1Hz的频率分辨率，频率分辨率是通过片上24位频率增量寄存器来控制的。
频率增量寄存器的地址为85h、86h、87h。
起始频率和频率分量寄存器的代码的计算方法为要求的起始频率值或者频率增量值除以四分之一的系统时钟再乘以2的27次方。
系统时钟可以通过控制寄存器来设置是选择外部时钟还是内部时钟，AD5933的内部时钟为16MHz。
还可以在寄存器88h和89h中设置频率点个数。
例如，如果用户想测量150个频率点，则用户给88h和89h中分别存入00H和96H。
当这三个参数都设置好之后，可以通过给控制寄存器写入起始频率扫描命令来实现扫描初始化。
当完成每个频率点的扫描后状态寄存器的第二位将自动置位，可以通过查询这位来判断是否测量完成，用户可以自行控制实现跳到下一个频率点。
测量结果的实部保存在94h和95h中，虚部保存在96h和97h中，这个结果应该在跳到下一个频率点之前读出。
如果想要多次测量同一个频率点的值，以使得测量结果更加精确，只需在一次测量完成之后在控制寄存器中写入重复当前频率命令字即可。
当所有的频率点都扫描完时，状态寄存器的第三位将被自动置位。
一旦这位被置位后，将不能进一步实现频率扫描。
频率扫描的具体过程包括三部分：
〔1〕进入标准模式，在写入开始频率扫描控制字到控制寄存器之前，首先要写入
标准模式控制字到控制寄存器，在这个模式中VOUT和VIN引脚被内部接到地，因此在外部电阻或者电阻和地之间没有直流偏置。
〔2〕进入初始化模式。
在写入开始频率控制字到控制寄存器后将进入初始化模式。
在这个模式下，电阻已经被起始频率信号激励，但没有进行测量。
用户可以通过程序设置在写入频率扫描命令到控制寄存器来启动进入频率扫描模式之前的时间。
〔3〕进入频率扫描模式。
用户通过写入频率扫描控制字。
在这个模式中，ADC 在
设定时间周期过去之后开始测量。
用户可以通过在每个频率点测量之前设置寄存器8Ah和8Bh的值来控制输出频率信号的周期数。
片上DDS输出的信号通过一个可编程增益放大器，通过控制增益可以实现四个不同范
围的峰峰值输出。
这个输出范围的控制是在控制寄存器的第9和第10位实现的。
在接收过程中，从电阻上得到的信号首先进入电流电压转换放大器，后面紧跟的是一个可编程增益放大器，这个放大器的增益有5和1两个值，可以通过设置控制寄存器的第8位来选择。
经过可编程增益放大器之后的信号被ADC采样，采样得到的数据送DSP进行傅立叶变换。
每个频率采样1024个点进行傅立叶变换，变换的结果存储在两个16位的寄存器中代表变换后的实部和虚部，每个16位的寄存器分别为两个8位的寄存器组成，这个将在下面的寄存器介绍中专门给出。
AD5933的系统时钟可以通过两个途径给出。
用户可以在外部时钟引脚MCLK接入一个高精度稳定的时钟。
另外也可以使用AD5933内部16.776MHz的时钟。
具体选择哪个时钟可以通过设置控制寄存器的第3位来实现。
系统上电默认为选
择内部时钟。
2.2 内部寄存器定义及设置
AD5933片上有9个寄存器。
这些寄存器分别实现不同的参数设置功能，表2中给出了它们的名称、地址和读写特性。
表2 内部寄存器
起重大部分寄存器已经在上面提到过了。
首先主要介绍一下控制寄存器。
控制寄存器主要实现AD5933各参数的设置以及工作状态的设定。
表3给出了控制寄存器各个位的功能定义。
控制寄存器由两个8位的寄存器组成，地址分别为
80h和81h，在使用时，用户可以只改变其中一个寄存器的值，而另外一个寄存器的值不变。
当给控制寄存器写入复位命令时不会使得已经编程好的和频率扫描有关的设置复位，和频率扫描有关的值为起始频率，频率增量和频率点数。
在复位命令之后，必须写入开始频率命令到控制寄存器来重新开始频率扫描过程。
上电之后控制寄存器的缺省值为A000H。
表3 AD5933内部寄存器位定义
除了控制寄存器外，需要注意的还有状态寄存器，状态寄存器的地址是8Fh。
状态寄存器来标志测量的结束。
D7到D0各位分别表示AD5933的不同功能状态，其中D4至D7没有实际意义，不表示任何测量状态。
(D0表示温度测量完成时，这位被置1)。
D1表示一个频率点的阻抗测量，当完成当前频率点的阻抗测量时，这位被置1，同时说明实部和虚部数据寄存器中已经存入测量结果。
在接到开始，跳到下个频率点，重复当前频率或复位等命令时该位被自动复位，在上电时这位也被复位。
D2表示频率扫描完成，当所有的频率点都测量结束时该位被置1，当接受到复位命令或上电时这位被复位。
2.3 AD5933与控制系统的数据传输
AD5933与控制系统的通讯是用实现的，作为设备使用，遵守通讯的时序。
它有一个七位的设备地址0001101。
当控制系统写入到AD5933时没有什么特别说明的，当从AD5933读数据时，首先要写入B0h到AD5933，然后写入要读出数据的寄存器地址，读出寄存器的值。
2.4 温度测量实现
AD5933片上的温度传感器是一个13位的数字温度传感器，第14位是一个标志位。
温度传感器可以精确测量周围器件的温度。
温度传感器的测量范围是-40℃到+125℃,当温度到达+150℃时，当工作在电压和温度的最大规格时，结构完整性将受到破坏。
测量温度的精度为±2℃。
温度测量过程的转换时钟由内部产生，只有从串口读取或写入数据才需要外部时钟。
一般模式下，内部时钟自动完成转换过程。
默认情况下温度传感器处于掉电状态，要启动温度测量需要在控制寄存器中写入温度测量控制字，在测量完成后温度传感器自动关闭，直到下次接受到命令再启动。
用户可以通过读取状态寄存器的值来检查温度测量是否结束，温度测量的结果保存在92h和93h 中。
其中有14位是有用数据，最高两位没有意义。
DB13是一个标志位。
表4中给出了部分测量数据与实际温度的对应关系。
对于具体的温度测量数据可以通过公式得到，如果测量温度为正，则等于所得数据的十进制表示值除以32。
如果测量温度值为负，且把DB13的值也计算在内，则等于测得数据的十进制值减去16384后再除以32，假设不把DB13的值计算在内，则等于测量数据的十
进制值减去8192后再除以32。