熱電偶是利用物理學中的塞貝克效應制成的溫敏傳感器，它由兩種不同的導體燒結而成，電阻幾乎為零，而且輸出的熱電勢極弱，每度僅為徽伏級，因此給測量帶來一定困難。加上熱電偶本身的非線性因素、外界電場其他干擾等因素就會增加側的精確度。

　　為解決上述因素所產生的測量問題，本文介紹了一種由低失調高精度運算放大器ADOP07組成同相并聯型差動放大電路，對熱電偶進行非電測量；選用CD4051芯片構成分時切換電路，以實現溫度多點測量；采用AD538芯片組成平方運算電路，以進行溫度線性補償；最后將測數據通過A/D轉換器送單片機進行數據處理，運用現代模糊控制理論進行控制以達到精密測和控制目的電路系統。

　　電路功能

　　本電路應用于一個高精度的測溫儀器，使受控溫度誤差不超過±0.5℃，其原因是在1s時間內循環測出各點數次的溫度值送單片機進行數據加工處理，應用模糊控制理論算出提前控制量進行超前控制，從而達到精密溫度測量和控制加熱裝目的。

　　基于CD4051的多點熱電偶轉換電路

　　為使該系統能進行多點溫度測量，本文采用分時控制方法，將送來的控制信號加到二塊多路轉換器CD4051的A0、A1、A2控制端，分別對Y0，?，Y7進行選通控制，在不同的時間段內選通不同的熱電偶，達到測不同點溫度的目的。熱電偶的熱電勢分別由CD4051的第3腳輸出。如圖所示，圖中TXO~TX7為熱電偶。Co、C′o為輸入濾波電容，因為熱電偶的熱電勢很小，如果電容漏電大，就會產生漂移電壓，假如Co漏電流為0.1μA，經后級放大1000倍會產生0.1μA*1000=100μA的漂移電流。因此有必要選用漏電極小的鉭電容。R1、R2、D1、R′1、R′2、D′1為熱電偶斷線保護（圖中只標注了一路其余路皆同）。

　　基于ADOP07的熱電偶的放大電路

　　由于熱電偶的輸出電壓極低，其值為幾十μV/℃，因此設計優良的放大電路是保證測量精度的先決條件。

　　本文采用3個組成高輸入阻抗的同相并聯型差動比例放大器，如圖所示。該電路增益調節范圍比較寬，而且共模電壓全部加在電阻R95兩端，因而完全不影響輸出電壓，且與R96、R97反饋電阻無關，推導結果是放大的共模抑制比：

　　可見，本電路的共模抑制能力主要取決于兩個運算放大器共模抑制比的一致性。因此，選用線性好、低失調、高精度、低漂移、共模抑制能力強的運算放大器ADOP07組成熱電偶的放大電路。通過精心設計與調整，經實測該放大電路線性度已達到設計預期目標，如下表所示。

　　熱電偶的線性化電路

　　由于熱電偶的熱電勢與溫度關系為非線性關系，K型熱電偶的熱電勢與溫度關系曲線在0℃到600℃時最大非線性誤差為-1%，非線性化特性曲線如圖所示。因此，為保證測量精度就要進行線性優化。根據多項式線性化的方法，設溫度為T，各項系數為a0，?aN，則熱電偶的熱電勢可表示為：

　　如果獲得高次幕級數的函數，就可構成線性電路，只要取到2次冪就可以獲得足夠的精度。一般型熱電偶的熱電勢近似表達式為：

　　當溫度為200℃時，查出K型熱電偶熱電勢為+8.137mV，根據式3可算出Vout=200.31mV當溫度為400℃時，熱電勢為+16.395mV，也可算出從Vout=399.68mV。由上述可知，假如200℃對應200.31mV，400℃對應399.68mV，之間只相差0.31mV和0.32mV，可知溫度與輸出電壓有著良好的線性關系。

　　由上可知，線性化電路的關鍵是求平方的運算，本文選用最適宜進行平方運算的集成電路芯片AD538，其精度0.5%為且動態范圍寬，片內設有高精度基準電壓源。有3個輸入VX（15腳）、VY（10腳）和VZ（2腳）端口可組成Vout=VY（VZ/VX）m的函數關系，不用外接元件即可構成平方運算的電路。

　　線性化電路如圖所示，由AD538和ADOP07及其外圍電阻等構成，運放U10的外圍電阻R91~R94決定多項式的1次幕系數和次幕系數的增益，R135和R138提供式3中的-0.776mV的偏置電壓，經精心調整元器件參數后，經線性化后大為改善，實測誤差從原來的-1%的非線性誤差降低至0.1~0.2%之內，下圖是經線性化后的特性曲線。

　　基準結點溫度補償電路

　　熱電偶的熱電勢與測溫結點和基準結點（冷結點）的溫度必須保持恒定，標準中規定基準結點的熱電勢為0℃時的熱電勢，因此基準結點溫度不為0℃時，就要加上相當于基準結點溫度的等效熱電勢，本文選用較適用于K型熱電偶使用AD592的溫度傳感器來測量基準結點溫度，只要對AD592提供一定的電壓，就可獲得與絕對溫度成比例的輸出電壓，因AD592的靈敏度為1μA/℃，可對以25℃為中心，溫度系數為40.44μV/℃的K型熱電偶基準結點進行補償因此，當環境溫度為T時，調節差動比例放大器U12B中的RW的大小可改變U12B的輸出電壓從而達到對溫度的補償，具體電路如圖所示。圖中U12A為跟隨器，以提高對后級的驅動能力。

　　A/D轉換與單片機接口電路

　　熱電偶放大信號經過以上處理后，輸入到A/D轉換集成電路的IN+腳，由MC1403提供+2V的基準比較電壓給A/D轉換器，進行數模信號處理并送單片機W78E58B進行控制、顯示、預等功能，從而完成精密測量，智能化控制一系列過程。
　　為使該系統能進行多點溫度測量，本文采用分時控制方法，將送來的控制信號加到二塊多路轉換器CD4051的A0、A1、A2控制端，分別對Y0，?，Y7進行選通控制，在不同的時間段內選通不同的熱電偶，達到測不同點溫度的目的。熱電偶的熱電勢分別由CD4051的第3腳輸出。如圖所示，圖中TXO~TX7為熱電偶。Co、C′o為輸入濾波電容，因為熱電偶的熱電勢很小，如果電容漏電大，就會產生漂移電壓，假如Co漏電流為0.1μA，經后級放大1000倍會產生0.1μA*1000=100μA的漂移電流。因此有必要選用漏電極小的鉭電容。R1、R2、D1、R′1、R′2、D′1為熱電偶斷線保護（圖中只標注了一路其余路皆同）。