学而时习之（1）：单边sar adc测热电偶温度

学习和学习。制作一个小应用程序，首先构建一个随温度变化的热电偶，然后通过测量热电偶的电压来反转温度。

一、构造热电偶，其电阻随温度线性变化：

% input the temperature
temp_zoom=25 ; % normal temperature in clesius
abs_zero_temp=-273 ; ?selutely temperature in kailvin(K)
res0=500 ; %ohm
vref=1 ;% ref voltage unit V
keff1=0.001 ;% unit is V/K
keff2=0.0000004; %unit is V/K^2
temp=-40:1:125 ; % in clesius
length=size(temp,2);
for ii=1:length
tempk(ii)=temp(ii)-temp_zoom; % temp shift
res_temp=res0*( 1 tempk(ii)*keff1 tempk(ii)*tempk(ii)*keff2);
vtest(ii)=vref*res_temp/(res_temp res0); % the voltage of the thermal res
end
plot(temp,vtest,'r ');
grid on ;
ylabel('thermal voltage unit=V')
xlabel('temperature unit=C')
title('the thermal voltage of the resisitor')

定义一个10bit单边sar adc 来作为测量adc

%% measure sar adc
FS=2;
num=10 ;
vrefp=FS/2 ;
vrefn=0;
vref=FS/2 vrefn ;
lsb=FS/2^num ;
bits=zeros(num,1);
weight=zeros(num,1);
for ii=num:-1:1
weight(ii)=2^(ii-1) ;
end
% sample
tempb=125;
tempka=tempb-temp_zoom; % temp shift
res_temp=res0*( 1 tempka*keff1 tempka*tempka*keff2);
vtest=vref*res_temp/(res_temp res0);
sample=vtest ;
if sample>vrefp
disp('input is out of max limit,the vout is clamp to vrefp!');
else if sample< vrefn
disp('input is out of min limit,the vout is clamp to vrefn!');
end
end
% conversion
dout=0 ;

for ii=num:-1:1
if sample>vref
bits(ii)=1 ;
sample=sample-vref ;
else
bits(ii)=0 ;
end
vref=vref/2 ;
dout=dout bits(ii)*weight(ii);
end
%% ideal
% dout=(dout-2^(num-1));
vout=dout*lsb ;

测量电压与温度之间的表达系数通过一阶近似确定

很显然，temp_read=ktc1*(vout-0.5) temp_zoom，接下来，需要通过其他温度点vout读值来确定ktc1。

ktc1=100/(vout_125c-vout_25c);

%% 通过输入tempb=输出可获得125vout_125c:

vtest=0.5247V, dout= 268,vout=0.5234V,LSB=1.9531mV
temp_in=125.0000C, temp_read=118.750000C

所以：

keff=100/0.025;

四、改变输入温度，显示读出的温度值：

keff=100/0.025;
temperature=keff*(vout-0.5) temp_zoom;
%% print the conversion data
fprintf('vtest=%4.4fV, dout=M,vout=%4.4fV,LSB=%4.4fmV\n', vtest,dout,vout,lsb*1000);
fprintf('temp_in=%4.4fC, temp_read=OC\n', tempb,temperature);

五、运行结果：

（1）输入35C

vtest=0.5025V, dout= 257,vout=0.5020V,LSB=1.9531mV
temp_in=35.0000C, temp_read=32.812500C

（2）输入75C

vtest=0.5124V, dout= 262,vout=0.5117V,LSB=1.9531mV
temp_in=75.0000C, temp_read=71.875000C

（3）输入-35C

vtest=0.4849V, dout= 248,vout=0.4844V,LSB=1.9531mV
temp_in=-35.0000C, temp_read=-37.500000C

显然，在不同的温度点下，输入和读取的温度点之间存在差异~2C。

五、结果分析：

1.从量化误差来看，1mV量化误差会导致4C因此，温度检测的差异降低LSB，这似乎是一个不错的选择，但它会增加bit 位，增加了检测时间和元件体积。

2、减小FS，也可以减小LSB

三、未完待续。