【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，lilunshangyaodadaoxingnengyaoqiuyingchuochuoyouyu，danshijiceshiquebujinruyi
，zheshiweishenmene？qishi
，zhedagailvshilengduanwendudeshejibuhelidaozhide。redianoudewulitexingjuedingle，taheqitadechuanganqicewenbuyiyang，redianouzhinengjiancewenducha，shixuyaolengduandewenduzuoweicankaode
，lengduanwendudejianceshifoukekao
，zhijieyingxiangredianoucewendezhunquexinghewendingxing。name
，zhegelengduandeshejijiuxiandeyouweizhongyao
，womenyiZAM6218A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
；

●   冷leng端duan溫wen度du檢jian測ce傳chuan感gan器qi和he冷leng端duan的de連lian接jie點dian處chu要yao盡jin可ke能neng的de增zeng加jia鋪pu銅tong麵mian積ji，不bu僅jin可ke以yi將jiang真zhen實shi冷leng端duan溫wen度du與yu數shu字zi測ce試shi芯xin片pian檢jian測ce的de溫wen度du拉la到dao同tong一yi水shui平ping
，還hai能neng降jiang低di因yin環huan境jing溫wen度du變bian化hua帶dai來lai的de幹gan擾rao；

●   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℃yishangdecewenpiancha
，rudaiyousanrefengshandejigui，qifengshanchanshengfenbubujundefengsuyanzhongyingxianglengduanwendudejiance。namewomenruhebaochihuanjingwenduxiangduiwendingne？

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：

●   熱re電dian偶ou測ce溫wen電dian路lu板ban的de兩liang麵mian增zeng加jia類lei似si於yu保bao護hu罩zhao的de結jie構gou件jian
，選xuan用yong常chang規gui塑su膠jiao的de即ji可ke，對dui精jing度du要yao求qiu比bi較jiao高gao的de，可ke以yi選xuan用yong導dao熱re率lv高gao的de金jin屬shu結jie構gou件jian
，實shi際ji測ce試shi塑su膠jiao件jian和he金jin屬shu件jian對dui精jing度du影ying響xiang差cha別bie不bu大da
；

●   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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