额温枪设计核心是温度测量,额温枪多采用热电堆作为温度传感器。热电堆传感器输出经放大器放大后送到ADC采集,将结果再送到MCU处理,显示。工作原理并不复杂,设计也不难,业界已有大量的运放,ADC供采用。工程师往往很快就设计出原型产品,并调试出良好的性能。但是产品在批量生产,甚至批量出货后却发现产品测试误差大于设计值,测试结果一致性差。其实关键就是ADC和运放的选型。工程师要在产品性能和成本之间取得平衡,并严格验证设计。
以ADC选型为例,为省成本,工程师采用12bit ADC,设计难度很大,即使研发时调试出符合性能的产品,也很难保证量产时的一致性。热电堆传感器输出信号非常微弱,信号调理和数据采集非常关键。12bit ADC仅勉强符合理论设计要求,这时采用更高精度ADC成为必然选择,工程师会选择16bit ADC,辅之零漂移运放,这是经典的额温枪设计,也成熟多年,但对工程师的模拟设计能力有一定要求,且如果客户对额温枪测试精度和一致性有较高要求时,仍有一定风险。
如果选用一个24bit ADC,工程师面临的情况会很大不一样。SGMICRO推出的SGM58200,24bit ΔΣ ADC,数据率高达960SPS,有效位精度(ENOB)做到20.8bit,精密测量时轻松直连传感器。SGM58200内部集成PGA,电压基准,进一步简化系统设计,降低总体成本。SGM58200功耗非常低,连续工作模式仅230uA,待机电流更是低至0.8uA,I 2 C接口灵活与MCU通信。-40℃ to +125℃的工作温度令产品工作环境和测试结果的一致性得到更好保证。采用SGM58200,工程师能轻松完成设计,加快产品面世,且保证产品的性能和一致性。
客户需求总是多样的,有客户对成本非常敏感,工程师必须在设计方案时做出选择。这时运放加16bit ADC是一个折中选择。我们推荐SGM8551零漂移运放加上SGM58031 16bit ΔΣ ADC,SGM8551输入失调电压仅有20uV,温度漂移仅20nV/ ˚C,可直连热电堆传感器,经调理的信号再送入SGM58031,这时16bit的分辨率足以满足额温枪的测试精度和产品一致性要求。为工程师提供另一个性价比极高的方案。