下面討論了三種利用硅傳感器IC進行冷結(jié)點補償?shù)牡湫蛻?yīng)用，三個電路均用來解決溫度范圍較窄(0℃至+70℃和-40℃至+85℃)的冷結(jié)點溫度補償，精度在幾個攝氏度以內(nèi)。第一個電路在鄰近冷節(jié)點的地方采用了一個溫度感應(yīng)IC來確定其溫度；第二個電路包含一個遠結(jié)點二極管溫度檢測器，由連接成二極管的晶體管(直接連接到熱電偶的連接頭)為其提供測試信號；第三個電路中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)內(nèi)置冷結(jié)點補償。所有三個電路均采用K型熱電偶(由鎳鉻合金和鎳基熱電偶合金組成)進行溫度測量。

1. 典型應(yīng)用一

圖2所示電路中，16位ADC將低電平熱電偶電壓轉(zhuǎn)換成16位串行數(shù)據(jù)輸出。集成可編程增益放大器有助于改善A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，這對于處理熱電偶小信號輸出非常必要。溫度檢測IC靠近熱電偶接頭安裝，用于測量冷結(jié)點附近的溫度。這種方法假設(shè)IC溫度近似等于冷結(jié)點溫度。冷結(jié)點溫度傳感器輸出由ADC的通道2進行數(shù)字轉(zhuǎn)換。溫度傳感器內(nèi)部的2.56V基準節(jié)省了一個外部電壓基準IC。

工作在雙極性模式時，ADC可以轉(zhuǎn)換熱電偶的正信號和負信號，并在通道1輸出。ADC的通道2將MAX6610的單結(jié)點輸出電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，提供給微控制器。溫度檢測IC的輸出電壓與冷結(jié)點溫度成正比。為了確定熱結(jié)點溫度，需首先確定冷結(jié)點溫度，然后通過NBS提供的K型熱電偶查找表將冷結(jié)點溫度轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的熱電電壓(thermoelectric voltage)。將此電壓與經(jīng)過PGA增益校準的熱電偶讀數(shù)相加，最后再通過查找表將求和結(jié)果轉(zhuǎn)換成溫度，所得結(jié)果即為熱結(jié)點溫度。

表2列出了溫度測量結(jié)果，冷結(jié)點溫度變化范圍：-40℃至+85℃，熱結(jié)點保持在+100℃。實際測量結(jié)果的精度在很大程度上取決于本地溫度檢測IC的精度和烤箱溫度。

2. 典型應(yīng)用二

圖3所示電路中，遠結(jié)點溫度檢測IC測量電路的冷結(jié)點溫度，與本地溫度檢測IC不同的是IC不需要靠近冷結(jié)點安裝，而是通過外部連接成二極管的晶體管測量冷結(jié)點溫度。晶體管直接安裝在熱電偶接頭處。溫度檢測IC將晶體管的測量溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出。ADC的通道1將熱電偶電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出，通道2沒有使用，輸入直接接地。外部2.5V基準IC為ADC提供基準電壓。

表2、3列出了溫度測量結(jié)果，冷結(jié)點溫度變化范圍：-40℃至+85℃，熱結(jié)點保持在+100℃。實際測量結(jié)果精度在很大程度上取決于遠結(jié)點二極管溫度檢測IC的精度和烤箱溫度。

3. 典型應(yīng)用三

圖4電路中的12位ADC帶有溫度檢測二極管，溫度檢測二極管將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成電壓量，IC通過處理熱電偶電壓和二極管的檢測電壓，計算出補償后的熱結(jié)點溫度。數(shù)字輸出是對熱電偶測試溫度進行補償后的結(jié)果，在0℃至+700℃溫度范圍內(nèi)，器件溫度誤差保持在±9LSB以內(nèi)。雖然該器件的測溫范圍較寬，但它不能測量0℃以下的溫度。

表4是圖4所示電路的測量結(jié)果，冷結(jié)點溫度變化范圍：0℃至+70℃，熱結(jié)點溫度保持在+100℃。