【導讀】熱電偶測溫易受冷端溫度的幹擾，所以需在PCB布bu板ban和he結jie構gou上shang合he理li的de設she計ji才cai能neng消xiao除chu幹gan擾rao。熱re電dian偶ou的de物wu理li特te性xing決jue定ding了le

，它ta和he其qi它ta的de傳chuan感gan器qi測ce溫wen不bu一yi樣yang，熱re電dian偶ou隻zhi能neng檢jian測ce溫wen度du差cha
，是shi需xu要yao冷leng端duan的de溫wen度du作zuo為wei參can考kao的de
，冷leng端duan溫wen度du的de檢jian測ce是shi否fou可ke靠kao，直zhi接jie影ying響xiang熱re電dian偶ou測ce溫wen的de準zhun確que性xing和he穩wen定ding性xing。那na麼me
，這zhe個ge冷leng端duan的de設she計ji就jiu顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。所suo以yi
，一yi個ge高gao性xing能neng的de熱re電dian偶ou測ce溫wen，不bu是shi隻zhi要yao有you一yi個ge好hao的de電dian路lu方fang案an就jiu夠gou了le。

有些小夥伴在電路設計之初
，選擇了性能優越的測溫芯片和ADC，理(li)論(lun)上(shang)要(yao)達(da)到(dao)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)應(ying)綽(chuo)綽(chuo)有(you)餘(yu)，但(dan)實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)卻(que)不(bu)盡(jin)如(ru)意(yi)
，這(zhe)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)呢(ne)
？其(qi)實(shi)，這(zhe)大(da)概(gai)率(lv)是(shi)冷(leng)端(duan)溫(wen)度(du)的(de)設(she)計(ji)不(bu)合(he)理(li)導(dao)致(zhi)的(de)。熱(re)電(dian)偶(ou)的(de)物(wu)理(li)特(te)性(xing)決(jue)定(ding)了(le)
，它(ta)和(he)其(qi)它(ta)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)溫(wen)不(bu)一(yi)樣(yang)
，熱(re)電(dian)偶(ou)隻(zhi)能(neng)檢(jian)測(ce)溫(wen)度(du)差(cha)，是(shi)需(xu)要(yao)冷(leng)端(duan)的(de)溫(wen)度(du)作(zuo)為(wei)參(can)考(kao)的(de)，冷(leng)端(duan)溫(wen)度(du)的(de)檢(jian)測(ce)是(shi)否(fou)可(ke)靠(kao)，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)熱(re)電(dian)偶(ou)測(ce)溫(wen)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)。那(na)麼(me)，這(zhe)個(ge)冷(leng)端(duan)的(de)設(she)計(ji)就(jiu)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)，我(wo)們(men)以(yi)ZAM6218A的Demo評估板為例
，一起了解高性能的熱電偶測溫應如何設計。

如何保證冷端溫度精度

熱電偶線與測量電路連接的端為熱電偶的冷端（參比端），冷端的溫度作為參考溫度
，對其檢測的精準性直接影響了整個測溫方案的精度。常規冷端溫度的檢測一般采用鉑電阻、NTC、shuzicewenxinpiandeng
，lengduanwendudejianceyuejiejinzhenshidelengduanwendu，redianouzhengtidecewenjingduyejiuyuegao。name


，zaixiangtongdelengduanjiancefanganxia，ruheranglengduandejiancewendujiejinzhenshilengduanwendune？fangfaqishibunan
，tongguotiaozhengPCB布局便可輕易達到。

我們以圖1中ZAM6218A的Dome評估板PCB布板圖為例進行說明，圖中的冷端溫度檢測芯片為TMP116，其旁邊為熱電偶線與檢測電路連接的冷端。通過下圖的方式布板後，數字測溫芯片TM116的檢測溫度與實際的冷端溫度誤差小於0.1℃。

圖1 TMP116測溫芯片冷端溫度檢測PCB布板

PCB布板要點：

●   冷端溫度檢測傳感器要靠近熱電偶冷端的位置放置，在電氣耐壓間距允許的情況下，越近越好
；

●   lengduanwendujiancechuanganqihelengduandelianjiedianchuyaojinkenengdezengjiaputongmianji，bujinkeyijiangzhenshilengduanwenduyushuziceshixinpianjiancedewenduladaotongyishuiping，hainengjiangdiyinhuanjingwendubianhuadailaideganrao；

●   熱電偶冷端連接處的鋪銅區與檢測電路的鋪銅區要完全隔離開
，避免檢測電路產生的熱量通過鋪銅傳遞到冷端。

如何保持冷端溫度穩定

在(zai)熱(re)電(dian)偶(ou)溫(wen)度(du)采(cai)集(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)，環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)穩(wen)定(ding)也(ye)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。由(you)於(yu)冷(leng)端(duan)傳(chuan)感(gan)器(qi)並(bing)不(bu)是(shi)直(zhi)接(jie)通(tong)過(guo)電(dian)氣(qi)連(lian)接(jie)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)檢(jian)測(ce)真(zhen)實(shi)冷(leng)端(duan)的(de)溫(wen)度(du)
，當(dang)真(zhen)實(shi)冷(leng)端(duan)處(chu)在(zai)溫(wen)度(du)分(fen)布(bu)不(bu)均(jun)的(de)空(kong)間(jian)環(huan)境(jing)下(xia)，冷(leng)端(duan)傳(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測(ce)的(de)溫(wen)度(du)與(yu)冷(leng)端(duan)的(de)實(shi)際(ji)溫(wen)度(du)之(zhi)間(jian)是(shi)有(you)較(jiao)大(da)偏(pian)差(cha)的(de)，這(zhe)就(jiu)導(dao)致(zhi)熱(re)電(dian)偶(ou)產(chan)生(sheng)了(le)極(ji)大(da)的(de)測(ce)溫(wen)偏(pian)差(cha)，在(zai)環(huan)境(jing)相(xiang)對(dui)惡(e)劣(lie)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)甚(shen)至(zhi)會(hui)產(chan)生(sheng)2℃以yi上shang的de測ce溫wen偏pian差cha
，如ru帶dai有you散san熱re風feng扇shan的de機ji櫃gui，其qi風feng扇shan產chan生sheng分fen布bu不bu均jun的de風feng速su嚴yan重zhong影ying響xiang冷leng端duan溫wen度du的de檢jian測ce。那na麼me我wo們men如ru何he保bao持chi環huan境jing溫wen度du相xiang對dui穩wen定ding呢ne？

我們還是以ZAM6218A的Dome評估板為例，圖2為評估板實物圖，在評估板冷端位置設計一個金屬結構件，以降低環境的幹擾

，同時還可將多通道的冷端溫度拉到同一溫度線。

圖2 ZAM6218A的Dome評估板實物

結構件設計要點：

●   redianoucewendianlubandeliangmianzengjialeisiyubaohuzhaodejiegoujian，xuanyongchangguisujiaodejike，duijingduyaoqiubijiaogaode，keyixuanyongdaorelvgaodejinshujiegoujian
，shijiceshisujiaojianhejinshujianduijingduyingxiangchabiebuda
；

●   結構件要具有一定的氣密性，空氣中的氣流不能輕易透過電路板，尤其是冷端
；

●   結構件是金屬類的，需要在結構件與冷端之間增加導熱率高的絕緣材料；

●   結構件是塑膠類的；結構件與冷端之間需要留有一定空間
，不要與之接觸。

ZAM6218A評估板測試

接下來我們通過實際的測試波形來檢驗通過上述設計後，熱電偶的測溫精度和穩定性。我們依然以ZAM6218A的Dome評估板為例，ZAM6218A支持8通道K/T型熱電偶測溫，將評估板置於常溫下，並將8通道的熱電偶熱端的測溫探頭放置在0℃冰水混合物中，CH1~CH4通道接K型熱電偶，CH5~CH8接T型熱電偶。

圖3 ZAM6218A冰水混合物測溫曲線

圖3為8通道熱電偶模塊檢測冰水混合物溫度的曲線圖，檢測時長為5min
，從圖中曲線可以看出
，每通道溫度的跳動值小於0.05℃，檢測冰水混合物的實際測溫誤差為0.12℃。

理論上，熱電偶線自身的最大誤差為27*0.4%=0.108℃
，冷端測溫芯片常溫最大測溫誤差為0.1℃
，電路常溫最大測溫誤差為0.1℃
，整體測溫最大誤差應為0.308℃。實際測溫最大誤差為0.12℃
，說明通過PCB布板與增加結構件後
，大大降低了環境中溫度分布不均或空氣氣流對電路測溫性能的幹擾。

想要一個高性能的熱電偶測溫，除了有一個好的電路方案
，還需要合理的PCB布板和結構。

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