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精确度

任何温度传感器电路中最重要的测量参数之一是总体电路的精确度(或误差)。在设计分立电路解决方案时，各元件的误差会累加得出测量值的最大总误差。例如，分立热敏电阻电路(图1)中的VTEMP模拟温度输出端将同时受到热敏电阻和电阻器RBIAS的精确度影响。TOVER数字警报的精确度不仅受到VTEMP的精确度影响，还受到比较器、反馈电阻器和磁滞电阻器的固有误差影响。例如，如果使用此电路控制大型HVAC系统，这些误差可能引起大型系统在不需要工作时继续运转，从而导致系统产生过多的功率。

LM57完全集成(图3)，所有组成部分的输入输出都包含在LM57的校对流程中，因此不会产生以上所提到的误差源。同时，系统设计员不需要累加各组成元件的误差，从而得出总误差。LM57能保证VTEMP模拟输出的最大误差为±0.7℃，TOVER警报输出的最大误差为±1.5℃。

图3：LM57集成模拟温度传感器和温度开关的功能框图。

NTC电路的另一个误差源是VTRIP的误差。最大程度降低这一误差的一种途径是使用高精度参考端。但是，比较器的输入端会收集到来自参考端的噪声。比较器的跳脱点会随着噪声产生的信号电平的变化而不同。LM57采用一种专利技术从而解决了这个问题。用户可以通过选择两个电阻器RSENSE1和RSENSE2的值设置VTRIP的值。LM57使用数模转换器确定跳脱电压范围。只要感应线路中电压在指定范围内，跳脱温度就不会产生变化。这表示LM57感应输入不会受到输入端适量噪声的影响。这还意味着只要电阻器的容差在1%或更低，各电阻器的跳脱点就不会变化。

线性度和转换噪声

在传感器测量中获得最大的精确度需要注意量化噪声误差，这是由模拟信号向二进制数据转换产生的误差。模拟信号经过数字化，得出的是一个接近实际测得模拟值的数字值。数字测量的最小增量(LSB)是将模数转换器参考电压除以模数转换器的可数代码数得出的电压。例如，使用2.56V参考电压的8位模数转换器产生的LSB值为2.56V ÷ 28 = 10mV。测得的模拟值和数字值之间的任何差值将称为转换中的误差，这被称为转换噪声或转换误差。例如，如果尝试采集1.384V信号，此信号经数字化获得接近10mV的值，假设达到1.380V，则采样值具有4mV的转换噪声值。如需了解更详尽的转换噪声讨论，请参见National.com网站上的《浅谈模数转换器》(The ABCs of ADCs)一文。

那么，此噪声在温度误差中意味着什么?答案取决于传感器输出的增益。传感器的增益幅度越大，就越少受到噪声的影响——传感器增益越高，量化噪声产生的误差越小。如图4所示，可以看到在跳脱温度设为100℃时，LM57的VTEMP模拟输出与-10.4mV/℃典型增益值呈现很好的线性关系(实际上，LM57具有4种可能的增益，这取决于选择的跳脱点值，但是本例中我们选择100℃)。这表示每毫伏噪声对温度的影响为0.097℃/mV。同样在100℃的温度下，热敏电阻输出端的1mV噪声将产生1.7℃的误差(本模拟试验中使用NCP15XH103热敏电阻和6.2kΩ偏压电阻器)。

图4：LM57和NTC热敏电阻(Murata NCP15XH103F)的噪声灵敏度比较。

关键词： 散热 难题 解决 传感器 温度 集成