JHM1203的低成本、高精度應用方案
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JHM1203簡介
JHM1203 是一款針對差分信號設計的高精度信號調理芯片。JHM1203內部資源豐富，它集成了前置PGA、24-bit的模數轉換器、溫度傳感器、數字處理器和存儲器。同時JHM1203專為低功耗應用設計，工作電流小于0.6mA，待機電流小于0.1uA。
JHM1203內部集成了多種補償算法，通過這些補償算法可對采集到的信號原始值進行數字補償，包括對信號的零點偏差、靈敏度偏差和非線性偏差同時進行最高二階的補償，補償算法的系數在芯片上集成的一次性可編程存儲器(OTP) 中進行保存，掉電后仍可保持。補償后的數據，由JHM1203通過IIC接口輸出。
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JHM1203內部框架圖
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電阻測量模塊簡介
電阻測量模塊主要測量50Ω~3kΩ的電阻，得到這些電阻值后，和模塊相連接的MCU可以將阻值轉換成對應的溫度值，最終達到測溫的目的。50Ω~3kΩ的測量范圍可以使這個電阻測量模塊使用PT100、PT500、PT1000、NTC和PTC等測量出準確的溫度值。需要補充說明一點，因為JHM1203內部集成了二階補償算法，所以此電阻測量模塊可以很好地修正熱敏電阻帶來的非線性偏差。
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電阻測量模塊電路圖
圖2 測量模塊電路圖
圖3 測量模塊實物圖
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測量模塊電路的工作原理
設計電路時，要考慮到JHM1203需要差分信號輸入、共模輸入范圍和最大可接受的信號范圍。JHM1203可接受的共模電壓范圍在0.65~1.05V，可接受的最大信號變化量為Vin*13.2<VDDB*0.9。為了得到更大的分辨率，需要通過調整R1~R4的阻值，使RT在阻值的變化范圍內最大限度地接近JHM1203可接受的最大信號變化范圍。
JHM1203自帶恒壓激勵源VDDB，將R1和R2分壓后產生的固定電壓輸入VBN管腳；R3、R4和可變電阻RT分壓后得到和RT阻值成比例關系的電壓，將之輸入VBP管腳。
下面計算上文中圖2的電路
是否滿足JHM1203對共模電壓和最大信號變化量的要求：
已知VDDB為1.67V,RT變化范圍為50Ω~3kΩ
由圖2可知：
VBN=VDDB/(R1+R2)*R2=VDDB/2=0.835V
VBP= VDDB/(R3+R4+RT)*(R4+RT)
RT=50Ω時，VBP=0.837V
RT=3KΩ時，VBP=0.944V
圖2的共模電壓滿足JHM1203的要求。
取RT為最大值3kΩ
Vin=VBP-VBN=0.109V
Vin*13.2/VDDB=0.861
由以上的數據可知，圖2滿足JHM1203對最大信號輸入的要求。
另外JHM1203內部ADC的參考電壓和對外電壓激勵都是VDDB，這兩個電壓的溫度系數在公式中可以互相抵消，故可以忽略VDDB的溫漂對采集精度的影響。
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校準過程
圖4 參數配置界面
使用評估軟件舉例校準過程，首先確定RT的變化范圍為50Ω~3kΩ，設置放大倍數為13.2倍（需要注意：總放大倍數等于第一和第二級前置放大器的倍數二者相乘），設置為正極性，ADC偏置選擇-1/16~15/16；接著在校正界面，選擇校準算法為3PT-SOT_BR，即修正采集到電阻信號的非線性，采集50Ω、1.5kΩ和3kΩ對應的原始數據，最后使用上位機計算出校準參數，驗證，寫入OTP。
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校準后的兩個電阻測量模塊實測精度曲線
圖5 實測精度曲線
經過實測，兩塊電阻測量模塊的精度小于0.12%FS，溫度測量偏差小于0.84℃（測溫范圍-100~600℃），此精度可以滿足絕大多數測溫的應用。