极简温测新方案：仅用二极管和电容的单片机温度测量奥秘
使用 PN 结二极管进行温度测量通常取决于其 2 mV/K 温度系数。传统上，必须先用 ADC 放大和数字化此电压，然后才能在微控制器中使用该值。鲜为人知的是，PN 结二极管的反向电流对温度表现出良好的指数依赖性;将温度升高约 12 K 会使泄漏增加一倍（图 1）。在如此大的二三十个数量级范围内测量电流的一种简单方法是对电容器进行充电和放电，并测量时间或频率。
| 图 1. |
PN 结二极管的反向电流随温度呈指数 级依赖性;将温度升高 约 12 K 会使泄漏增加一倍。 |
微控制器的通用 I/O 引脚通过暂时将电容器用作输出或启用上拉电阻器（在某些控制器中可用）来为电容器充电（图 2a）。对引脚充电后，将其配置为高阻抗输入，电容器通过二极管的漏电流放电（图 2b）。放电时间与二极管的温度成正比;因此，二极管表现出指数行为。根据二极管的类型，指数行为可能几乎是理想的。基点的校准是必要的，因为电流的绝对值在给定温度下变化很大。
| 图 2. |
电容器 C 首先通过配置为输出 （a） 的微控制器 I/O 引脚的上拉电阻 进行充电。 然后，电容器通过二极管 D （b） 的反向漏电流放电。 |
探针电容对电感测量精度的影响不可忽视，特别是在频率接近电感谐振频率时。寄生电容与电感并联，改变了总电抗，导致测量误差。通过选择适当的测量频率和电容校正，可以有效减少这种误差，提高测量准确性。通过迭代优化频率，能够进一步提升精度，确保电感测量结果的可靠性，特别是在高精度应用场合中。
一种创新温测法，利用二极管反向电流与温度的指数关系，通过单片机 I/O 引脚、二极管和电容实现。充放电过程中，放电时间关联温度。二极管和电容选择有讲究，该法适用于多种场景，有望推动温测技术变革。
工程师常缺专用电容或电感表，本文介绍利用常见设备测量其值的方法。通过特定测试装置测信号幅值，经公式计算电容或电感。还给出计算用电阻、频率取值范围，以实例展示测量过程，助工程师准确测量。
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