含温度补偿功能的pH测量仪参考设计-电路方案

简介：
本参考设计提供了一款集成温度补偿功能的pH测量仪器电路方案，旨在提升pH值测量精度和稳定性。该设计方案详细介绍了硬件选型、电路布局及软件算法优化策略，适用于工业、环保等领域对精准酸碱度检测的需求。 该设计提供了一种带有温度补偿功能的pH测量仪的整体解决方案。电路主要由三部分构成：pH探针缓冲器、ADC（模数转换器）以及数字及电源隔离器。 AD8603是一款精密微功耗运算放大器，其最大电流为50 μA且低噪声(22 nV/√Hz)，适用于配置为AD7793通道之一输入的缓冲器。该芯片具有极小的典型输入偏置电流（200 fA），能够有效解决高内部电阻pH探针的问题。 系统的核心是基于AD7793，这是一款24位Σ-ΔADC，具备三个差分模拟输入和一个片内低噪声、可编程增益放大器(PGA)，其增益范围从单位增益至128。该芯片的最大功耗仅为500 μA，非常适合低能耗应用场合。 此外，AD7793还内置了一个低噪声且具有温度漂移补偿的内部带隙基准电压源，并支持外部差分基准电压输入。输出数据速率可通过软件编程设置，在4.17 Hz至470 Hz范围内可调。 数字隔离器和电源转换功能则由ADuM5401（四通道数字隔离器，集成DC-DC转换器）来提供，该器件利用iCoupler芯片级变压器技术实现微控制器与AD7793之间的逻辑信号及电源反馈路径的完全隔离。这一设计确保了在工业环境中免受噪声和瞬变电压的影响。 整个pH测量仪电路是一个低功耗、全隔离式的传感器信号调理器和数字化设备，并且具备自动温度补偿功能，可为0至14范围内的pH值提供精度高达0.5%的读数。该系统具有超过14位无噪声代码分辨率，在化工、食品加工、水处理及污水分析等多种工业应用中表现出色。 此外，电路设计支持高内阻（从1 MΩ到几GΩ）的pH传感器，并通过数字信号和电源隔离技术进一步提高了其抗干扰能力。