热电转换
热电转换效应的研究
张镱
哈尔滨工业大学能源学院核反应堆工程，哈尔滨150001，zuguoyukexue@https://www.wendangku.net/doc/0e15536055.html, 摘要：热能是自然界最广泛的能量之一，电能是人类社会应用最普遍的能源。如何将热能转
换为电能并且提高热电转换的效率将是一件意义重大的课题。本文首先介绍热电转换的原
理，以塞贝克效应为基本原理，探索热电效应转换的效率。然后介绍现阶段热电转换研究进
展，展示当前热电转换的最新研究成果。其次，揭示热电转换效应在现代工业中的应用，比
如温差发电等新型能源的利用。最后，得出自己的研究心得与感悟，对热电转换效应有更深
入的认识。
关键词：塞贝克效应；温差发电；半导体；载流子
The research of thermoelectric conversion
Zhang Yi
Harbin Institute of Technology Nuclear Reactors of Energy Institute, Harbin 150001, china, zuguoyukexue@https://www.wendangku.net/doc/0e15536055.html,
Abstract: Thermal energy is one of the most extensive energy in the nature, electricity is the most common energy in the human social . How to convert heat to electricity and improve the efficiency of thermoelectric conversion will be a significant issue. This paper introduces the principle of thermoelectric conversion, to the basic principle of the Seebeck effect, to explore the efficiency of thermoelectric conversion. Then introduces the research progress of thermoelectric conversion at this stage, display the current thermoelectric conversion of latest research results. Second, revealing Thermoelectric effect in the application of modern industry, such as thermal power generation and other new energy. Finally, draw their own research experiences and has a better understanding on the thermoelectric conversion effect.
Key words: Seebeck effect; Thermal energy; Semiconductor; Carrier
“1821年，德国科学家塞贝克做了一个实验：当把一个由两种不同导体构成的闭
合回路置于指南针附近时，若对该回路的其中一个接头加热，指南针就会发生偏转。这种现象后来也就被称为塞贝克效应。1885年，瑞利研究了利用温差电现象发电的可能性。尽管当时人们已对温差电现象及其可能的应用有相当的了解，但可惜的是，研究者们忽略了“塞贝克系列”中的化合物半导体材料。因此相应的发电效率不可能超过0.6%，有些甚至只有0.1%左右。20世纪30年代，随着固体物理学的发展，尤其是半导体物理的发展，发现半导体材料的塞贝克系数可高于100μV/K.温差发电和制冷技术在近20年来同样取得了明显的进展，然而，真正要使温差电技术得到突破性进展，仍将有赖于材料温差电特性的显著提高。”①
塞贝克效应是热能转换为电能的现象。对于由两种不同的导体串联组成的回路，如果使两个接头1和2维持在不同的温度T1和T2(T1> T2),则在导体开路位置y和z之间，将会有一个电位差出现。其数值为
V yz=αab(T1─ T2)
只要两接头间的温差ΔT= T1─T2不是很大，这个关系就是线性的，即αab为常数。
该常数定义为两种异体的相对塞贝克系数，即
α
ab
= V yz∕ΔT (ΔT→0) 显然，塞贝克系数的单位是V/K。
“塞贝克系数通常也称为温差电动势率。它的微观物理本质可以通过温度梯度作用下导体内载流子分布变化加以说明。对于没有温差分布的孤立导体，其载流子在导体内为均匀分布。一旦温度梯度在导体内建立后，处于热端的载流子就具有较大的动能，趋于向冷端扩散并在冷端堆积，使得冷端的载流子数目多于热端。这种电荷的堆积将使导体内部的电中性遭到破坏。另一方面，电荷在冷端的积累导致在导体内建立一个自建电场，以阻止热端载流子向冷端的进一步扩散。这样当导体达到平衡时，导体内无净电荷的定向移动，此时在导体两端形成的电势差就是贝塞克电势。”②
20世纪初，德国的阿特克希提出了一个较好的解释温差发电的理论。该理论指出：较好的温差电材料必须具有较大的塞贝克系数，从而保证有较明显的温差电效应，同时应有较小的热导率，使热量能够保持在某一端附近，另外，还要有较小的电阻，使之产生的焦耳热很小。对这几个性质的要求可以用一个所谓的温差电优值来描述。其定
义为Z=α2σ∕λ,其中α和σ分别为塞贝克系数和电导率，λ为热导率。“当时人们的
主要注意力都放在了金属及其合金上，因为人们认为金属才是最重要的导电物质。然而，金属及其化合物的热导率与电导率的比值为一个常数，要想在减小热导率的同时增加电导率是根本不可能的。人们就主要是寻找塞贝克系数较大的金属材料，绝大多数的金属的塞贝克系数都很小，仅约为10μV/K，这严重制约了当时人们的探索。到了20世纪30年代，随着固体物理学的发展特别是半导体物理的发展，人们发现半导体的塞贝克系数可以高于100μV/K。”③因此，本文也就主要是讨论半导体的热电效应，为此，我们必须弄懂一些基本的半导体的知识。
“制造半导体器件的主要材料是单晶体，单晶体是由靠的很紧密的原子周期性重复排列而成的。半导体中的导带电子和价带空穴，在外场（电场、温度梯度等）作用下作定向运动，对导电有贡献，称为载流子。根据能带理论，晶体中载流子的允许能级既不同于孤立原子的分立能级，也不像真空中的自由电子的连续能态，而是出现在一定能量范围之内的准连续分布的能量状态组成的能带。各允许能带被禁带分隔，禁带中不存在载流子的允许能级。”④
“晶格原子振动可以由各种频率的格波的叠加来得到。对原胞中含有两个原子的情况，一维情况下，原子振动有两个独立的
频率，即存在两支独立的格波。一支代表两个原子的相对振动，称为光频波；另一支代表原胞质心的振动，称为声频波。无论是声学波还是光学波，其振动与简谐振子的情况相似，振动能量是量子化的。若格波的频率是υ，则该格波的能量是以e=hυ为最小单位。把格波这种量子化的最小能量单位看作一个虚拟的能量子所携带，这个能量子称为声子。”⑤
在这里介绍了两个基本概念，但是要从理论上来论证载流子的微观机理已经超出了本文的范围。那不仅涉及到半导体物理学，还包括固体物理、高等量子力学等等更深入的学科，本文只能止步于理论研究的结
果介绍。温差电优值的定义Z=α2σ∕λ中涉及的三个参量都是能通过实验的直接测量。仅就实验研究来说，这个定义已经足够对材料的温差电优值进行评估。然而，对深入研究来说，我们还是要进入微观世界来寻找高优值材料以及优值的最佳化提供理论指导。
“对于理想晶体，载流子的运动不会受到任何阻碍。但是实际晶体中，由于晶格热振动、缺陷、杂质等原因，载流子将不可避免地受到晶格振动和非完整性的影响，结果会对载流子的运动产生散射。在实际晶体中往往存在着很多散射机构，比如晶格振动、离化杂质散射、合金散射、载流子散射等等。散射过程的存在，使得载流子平均自由程受到制约，因此对晶体中的电荷与能量输运产生重要影响。热能从高温端传输到低温段可以看成是携带热能的声子从一端运动到另一端。和载流子的运动一样，声子的运动也会受到各种影响而产生散射。在半导体内部，载流子和声子的运动是非常复杂的，二者之间也是互相影响。”⑥
对载流子和声子的输运和相互作用的研究可以推导出我们关心的电导率、塞贝克系数和热导率的微观表达式。基于上述模型推导出的表达式，当然不可能是完全准确的，现阶段还没有一个万能的表达式能够完全精确的表达其微观机理，这也正是当前理论探索的重点。然而，对于热点效应在工程技术中的应用是可以完全展开了，我们更关心的是如何提高温差电效应的效率。这里就包含了材料的选取、微量元素的添加以及温差发电机的结构设计等等问题。
“目前真正能称之为温差电材料的只有为数不多的几种化合物半导体及其合金。其中被广泛应用的主要有以下几种：1适用于普冷温区制冷的Bi2Te3类材料；2适用于中温区温差发电的PbTe类材料；3适用于高温区温差发电的SiGe合金。对于基于塞贝克效应的温差发电器的部分参数，可以很容易的推出来。发电器的最大效率为
Φmax=
)
/
1
(
*
)1
1
(
*)
(
1
2
1
2
1
T
T
T
Z
T
T
Z
T
T
+
+
-
+
-
（T1>T2）
最大输出功率为：
P max=
R
T
T
4
)
(2
2
1
2-
α
式中R为发电器本身的电阻
根据以上公式，我们可以初步探究温差发电器的基本结构。”⑦
温差发电器的发电效率与器件两端的温差成正比，输出功率与温差的平方成正比。因此，要使温差发电器具有较大的发电能力，就需要尽可能大的温度差。另一方面，材料的最佳参杂浓度随着温度的不同而变化，所以要使材料的参杂浓度要随着温度分布的不同而随之改变以求达到最佳参杂浓度要求。但是，在工艺中很难使得材料的参杂浓度随着温度不同而不同是很难的，在温度差的作用下参杂原子会随之扩散而遭到破坏。因此，实际工作中通常采用分段结构保证在整个温差范围内获得较大的优值。
“在比较高的温度下，材料的性能会随着时间的延长而退化，这主要是温差材料在
高温下发生的升华和杂质的析出有关。对于这个问题最简单的就是将温差电偶封装在石英管中，或者在温差电偶表面覆盖陶瓷。”
⑧另外，我们关于温差发电器的效率计算是建立在理想模型上面的，这就使得我们的计算值只能是上限，比如我们忽略了器件接触电阻和接触热阻的影响。通过实验人们发现，在温差电偶长度较大和接触影响较小的情况下可以忽略理想计算值和实际模型的工作值。对于温差电偶长度较小的情况下，这个是不能忽略的。在温差发电器的制造过程中要尽可能降低接触热阻和接触电阻的影响。除此之外，由于温差发电器工作的温度比较高，需要接触材料要具有耐高温、抗氧化、扩散系数较小以及与温差电材料有相近的热膨胀系数等等。“在实际工艺中常常采用两种办法来得到高温接头：一是温差电材料和接触材料直接接触而形成，最简单的办法就是把二者用合适的焊料焊接在一起；二是在接触材料和温差电材料之间形成一个过渡层。”⑨
“在温差发电器的结构设计时，其温差热电偶的排布往往要根据热源的性质来安排，使之尽可能多的利用热源。近年来随着放射性同位素温差发电器在空间探测应用中的推广，发电器结构的发展不断趋于通用化和结构化。也就是将发射性热源做成不同的模块单元，根据空间探测器的需要来选择热源的模块单元。采用核裂变反应堆为热源的温差发电器，热电偶不能直接与反应堆相连而获得热能，一般用液态金属循环的方式将热量传输给温差热电偶的热端。非核能热源的温差发电器的结构也是根据具体的应用要求而进行专门的设计。”⑩
塞贝克效应引发的人们关于温差热电技术的探究仍然继续着，这个在近两百年前发现的效应正在工程技术中得到越来越多的应用。现阶段比较成熟的领域如航空航天、节能减排等等都是很重要的课题。通过上述介绍，我们能够初步明白热电效应的原理和应用，但是要深刻的领会其微观机理和广泛地应用则不是本文所能够完成的。我们知道任何一门深刻的学科都会介入微观世界和宏观世界，二者之间有着广泛地联系和深刻地影响。然而，人们探索地脚步不会停下来，对自然界的探索是一个永恒的话题。我的这些基础介绍如果能够吸引你的目光激起你的好奇，那将是它最大的作用了。
参考文献：
【1】高敏，张景韶，D.M.Rowe 《温差电转换及其应用》兵器工业出版社【2】刘恩科，朱秉升，罗晋生等《半导体物理学》电子工业出版社
【3】毕淑娥主编，丁继盛主审《电工学》哈尔滨工业大学出版社
注：引用的文献均用引号标识。
AD转换器及其应用
AD转换器及其应用 一A/D转换器的基本原理 定义：能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC。 A/D转换器转化模拟量的四个步骤：采样、保持、量化、编码。 模拟电子开关S在采样脉冲CP S的控制下重复接通、断开的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C上的电压保持不变，为保持过程。在保持过程中，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。 1取样定理 将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量称为采样。
取样定理：设取样脉冲s(t)的频率为f S，输入模拟信号x(t)的最高频率分量的频率为f max，必须满足f s ≥ 2f max y(t)才可以正确的反映输入信号(从而能不失真地恢复原模拟信号)。 通常取f s ＝（2.5～3）f max 。 由于A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后，需要把采样电压保持一段时间。 s(t)有效期间，开关管VT导通，u I向C充电，u0(=u c)跟随u I的变化而变化； s(t)无效期间，开关管VT截止，u0(=u c)保持不变，直到下次采样。（由于集成运放A具有很高的输入阻抗，在保持阶段，电容C上所存电荷不易泄放。） 2 量化和编码 数字量最小单位所对应的最小量值叫做量化单位△。 将采样－保持电路的输出电压归化为量化单位△的整数倍的过程叫做量化。 用二进制代码来表示各个量化电平的过程，叫做编码。 一个n位二进制数只能表示2n个量化电平，量化过程中不可避免会产生误差，这种误差称为量化误差。量化级分得越多（n越大），量化误差越小。 划分量化电平的两种方法 （a）量化误差大；（b）量化误差小 3 采样-保持电路
热电转换
热电转换效应的研究 张镱 哈尔滨工业大学能源学院核反应堆工程，哈尔滨150001，zuguoyukexue@https://www.wendangku.net/doc/0e15536055.html, 摘要：热能是自然界最广泛的能量之一，电能是人类社会应用最普遍的能源。如何将热能转 换为电能并且提高热电转换的效率将是一件意义重大的课题。本文首先介绍热电转换的原 理，以塞贝克效应为基本原理，探索热电效应转换的效率。然后介绍现阶段热电转换研究进 展，展示当前热电转换的最新研究成果。其次，揭示热电转换效应在现代工业中的应用，比 如温差发电等新型能源的利用。最后，得出自己的研究心得与感悟，对热电转换效应有更深 入的认识。 关键词：塞贝克效应；温差发电；半导体；载流子 The research of thermoelectric conversion Zhang Yi Harbin Institute of Technology Nuclear Reactors of Energy Institute, Harbin 150001, china, zuguoyukexue@https://www.wendangku.net/doc/0e15536055.html, Abstract: Thermal energy is one of the most extensive energy in the nature, electricity is the most common energy in the human social . How to convert heat to electricity and improve the efficiency of thermoelectric conversion will be a significant issue. This paper introduces the principle of thermoelectric conversion, to the basic principle of the Seebeck effect, to explore the efficiency of thermoelectric conversion. Then introduces the research progress of thermoelectric conversion at this stage, display the current thermoelectric conversion of latest research results. Second, revealing Thermoelectric effect in the application of modern industry, such as thermal power generation and other new energy. Finally, draw their own research experiences and has a better understanding on the thermoelectric conversion effect. Key words: Seebeck effect; Thermal energy; Semiconductor; Carrier “1821年，德国科学家塞贝克做了一个实验：当把一个由两种不同导体构成的闭
ad转换器
《电子技术》课程设计报告 课题：计数式8位AD转换器的设计与制作 班级电子1141学号 1141202207 学生姓名冯申申 专业电子信息工程 系别电子信息工程系 指导教师电子技术课程设计指导小组 淮阴工学院 电子信息工程学院 2016年06月
计数式8位A/D转换器的设计与制作 1、设计目的： a)培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 b)学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 c)进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 d)培养学生的创新能力。 2、技术指标及要求： 1电源±5V 2输出数字量8位 3误差1LSB 4定时开始转换或手动控制开始 5有转换结束标志 6输入电压直流电压0～2.5V； 7 主要单元电路和元器件参数计算、选择； 8画出总体电路图； 9 安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象； 10 调试电路； 11 电路性能指标测试； 12提交格式上符合要求，内容完整的设计报告；
3、总体设计 总体设计框图 上图为8位为计数式8位A/D转换器的总体设计框图。该八位AD转换器由以下几部分组成：1）模拟电压产生电路 2）电压比较电路 3） DA转换电路 4）脉冲产生电路 5）控制电路 6）计数电路 7）输出电路 3.2 电路组成及工作原理
热电材料作为环境友好的能源转化材料
热电材料作为环境友好的能源转化材料，已显示出了引人瞩目的应用前景，但是热电器件 走向实际应用的最大问题在于它的转换效率。从热力学的基本定理来说，热电优值没有上限。即使是应用固体理论模型和较为实际的数据计算得到的优值上限为ZT=4，仍远远大于目前 己获得的最大ZT值。通过寻求新类型或新结构的热电材料，优化制备工艺等，将有可能使 材料优值得到明显提高。 从目前的研究现状来看，未来热电材料的研究方向趋于以下几个方面： 2.纳米复合热电材料的研究 1低维热电材料的研究 降低材料维度，使用二维量子阱，一维量子线超晶格可以有效提高费米能级附近的态密度，增加载流子有效质量，提高Seebeek系数，同时材料中大量晶界对声子的散射使热导率大幅降低，两方面的共同作用使材料ZT值大幅提高。 即在三维块体材料中引入或原位生成纳米结构，或者将低维材料体系聚合成微纳复合材料，纳米结构的引入一方面可以大幅降低热导率，另一方面，可以通过量子限制效应大幅提高费米能级附近的电子态密度，提咼Seebeck系数。 电子跃迁示意图 导电聚合物的热电优值(ZT)优化只是处于起步阶段，还需要关于形态，化学和电子结构对三个主要的热电参数的影响进行了系统的了解。因为热电特性都彼此相关，以及导电聚合物众所周知的形态复杂性及其物理性质的各向异性，这一问题变得困难起来。就在过去几十年的导体和半导体聚合物研究的基础上，为聚合物基有机热电材料的发展奠定了坚实的基础。这一新兴研究领域的一个主要挑战是理解在导电聚合物各种塞贝克效应的来源以获得高的能量因子。此外，材料的热电性能表征也应得到发展。今天，从废物和太阳热能中大面积地进行热电能量收集看起来不起眼，但正在投入一些重要的努力，使起成为可能变得不再那么遥远。 随着能源与环境问题的日益突出，矿物能源来源枯竭和污染环境的挑战，太阳能的热利用越来越受到人们的重视。太阳能作为一种绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点，温差发电技术是利用塞贝克效应效应，直接将热能转化为电能的发电技术，具有无运动部件，体积小，质量轻，可靠性高等特点，是绿色环保的发电方式。将温差发电技术和太阳能集热技术结合起来，能够直接将太阳热能转化为电能，大大简化了发电系统的结构，具有广阔的应用前景。 随着我国国民经济的迅速发展，能源的日益紧张以及环境污染的日趋严重。热电材料作为一种环保型能力转换材料备受人们的关注、重视，热电材料巨大的军用、民用市场需求和现代科学技术的飞速发展，必将带动相关产业的发展，形成一个具有广阔发展空间的绿色节能和环保高技术产业，产生巨大的社会和经济效益。 最初，热电材料主要在太空探索等一些特殊领域被应用。20世纪60~70年代，美国、俄罗斯等国家就研究和开发了铅-碲系中温热电偶臂以及硅-锗系高温热电偶臂，并将其用作太空飞行器，微波无人中继站和地震仪等的特殊电源。1962年，美国首次将热电发电机应用于卫星上，开创了研制长效远距离，无人维护的热电发电站的新纪元。此后，美
ad转换器原理与分类
ad转换器ad转换芯片ad转换器原理与分类常用ad转换器 2008年08月18日星期一23:02 下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。 1）积分型（如TLC7135） 积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 2）逐次比较型（如TLC0831） 逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。 3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510） 并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。 串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。 4）Σ-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型（如AD7705） Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。 5）电容阵列逐次比较型 电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。 6）压频变换型（如AD650） 压频变换型（V oltage-Frequency Converter）是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成AD转换。 2. AD转换器的主要技术指标 1）分辩率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n 的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 2）转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为
热电式传感器 热电式传感器是一种将温度变化转化为电量变化的装置
3.2.4热电式传感器热电式传感器是一种将温度变化转化为电量变化的装置。在各种热 电式传感器中，以将温度量转换为电势和电阻的方法最为普遍。其中最为常用于测量温度的是热电偶和热电阻，热电偶是将温度转化为电势变化，而热电阻是将温度变化转化为电阻的变化。这两种热电式传感器目前在工业生产中被广泛应用。该系统需要的传感器是将温度转化为电流，且水温最高是100℃，所以选择Pt100铂热电阻传感器。P100铂热电阻，简称为：PT100铂电阻，其阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。它的工作原理：当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值成匀速增长。 3.2.5可控硅加热装置简介 对于要求保持恒温控制而不要温度记录的电阻炉采用带PID调节的数字式温度显示调节仪显示和调节温度，输出0～10mA作为直流信号输入控制可控硅电压调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率，完全可以满足要求，投入成本低，操作方便直观并且容易维护。温度测量与控制是热电偶采集信号通过PID温度调节器测量和输出0～10mA 或4～20mA控制触发板控制可控硅导通角的大小，从而控制主回路加热元件电流大小，使电阻炉保持在设定的温度工作状态。可控硅温度控制器由主回路和控制回路组成。主回路是由可控硅，过电流保护快速熔断器、过电压保护RC和电阻炉的加热元件等部分组成 3系统整体设计方案和电气连接图 系统选用了PLC CPU 226为控制器，PT100型热电阻将检测到的实际锅炉水温转化为电流信号，经过EM231模拟量输入模块转化成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID控制器输出转化为0～10mA的电流信号输入控制可控硅电压调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率，从而调节电热丝的加热。PLC和组态王连接，实现了系统的实时监控。 整体设计方案如图3 系统工作原理加热炉温度控制系统基本构成如图1-1所示 它由PLC主控系统、固态继电器、加热炉、温度传感器等4个部分组成。
热电材料研究的进展
热电材料研究进展 热电材料研究进展 颜艳明1，应鹏展1，2,张晓军1，崔鑫3 （1中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州，221116 2中国矿业大学应用技术学院，江苏徐州，221008 3河南永煤集团城郊煤矿，河南永城，476600，） 摘要：本文介绍了热电材料的种类及各种热电材料的ZT值，提高热电材料热电性能的方法及热电材料在温差发电和制冷方面的应用，并对其发展前景进行了展望。 关键词：热电材料；热导率；载流子 Progress of thermoelectric materials Yanyanming1,Yingpengzhan1,2，zhangxiaojun1,cuixin3 (1:Shool of Materials, CUMT,Xuzhou , Jiangsu, 221116 2: School of applied Technology,CUMT,xuzhou,Jiangsu,221116 3: Yong suburban coal mine in Henan Coal Group,yongcheng,Henan,476600)
Abstract: This paper is described the types of thermoelectric materials and every thermoelectric materials’ZT value,the way to improve the thermoelectric materials’performance of thermal power and the application of thermoelectric materials’on thermal power generation and refrigeration, also give its future development prospects. Key words: Thermoelectric materials; Thermal conductivity; Carrier 1、引言 在以石油价格暴涨为标志的“能源危机”之后,世界上又相继出现以臭氧层破坏和温室气体效应为首的“地球危机”和“全球变暖危机”。各国科学家都在致力于寻求高效、无污染的新的能量转化利用方式, 以达到合理有效利用工农业余热及废热、汽车废气、地热、太阳能以及海洋温差等能量的目的。于是,从上个世纪九十年代以来, 能源转换材料（热电材料）的研究成为材料科学的一个研究热点。尤其是近几年, 国际上关于热电材料的研究更是非常火热。目前，热电材料的研究主要集中在三个领域：室温以下的低温领域、从室温到700K的中温领域和700K以上的高温领域。 热电材料（又称温差电材料）是利用固体内部载流子和声子的输运及其相互作用来实现将热能和电能之间相互转换的半导体功能材料，其具有无机械可动部分、运行安静、小型轻便及对环境无污染等优点，在温差发电和制冷领域具有重要的应用价值和广泛的应用前景。
AD转换器种类
AD指标与类型 1. AD转换器的分类 下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。 1）积分型（如TLC7135） 积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 2）逐次比较型（如TLC0831） 逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。 3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510） 并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频A D转换器等速度特别高的领域。 串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型A D转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。 4）Σ-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型（如AD7705） Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。
AD转换简介
A/D转换：就是把模拟信号，转换为数字信号 ad:模数转换，将模拟信号变成数字信号，便于数字设备处理。 da：数模转换，将数字信号转换为模拟信号与外部世界接口。 具体可以看看下面的资料，了解一下工作原理： ad转换器的分类 1.下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、∑-δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。 1）积分型（如tlc7135） 积分型ad工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片ad转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 2）逐次比较型（如tlc0831） 逐次比较型ad由一个比较器和da转换器通过逐次比较逻辑构成，从msb 开始，顺序地对每一位将输入电压与内置da转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。 3）并行比较型/串并行比较型（如tlc5510） 并行比较型ad采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称flash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频ad转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型ad结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型ad转换器配合da转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现ad转换的叫做分级（multistep/subrangling）型ad，而从转换时序角度又可称为流水线（pipelined）型ad，现代的分级型ad中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类ad速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。4）∑-δ(sigma?/font>delta)调制型（如ad7705） ∑-δ型ad由积分器、比较器、1位da转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。 5）电容阵列逐次比较型 电容阵列逐次比较型ad在内置da转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列da转换器中多数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉成本制成高精度单片ad转换器。最近的逐次比较型ad转换器大多为电容阵列式的。 6）压频变换型（如ad650） 压频变换型（voltage-frequency converter）是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种ad的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功
热电转换材料
热电转换材料 摘要：随着工业的进步，很多废热得不到合理的利用，造成很大的能量浪费，而热电材料可以很好的解决这个问题。利用自然界温差和工业废热热电发电。他能利用自然界的非污染能源，具有良好的社会综合效益。在环境污染和能源危机日益严重的今天，进行热电材料的研究具有很强的现实意义。 关键词:热电材料；热导率；电导率；影响因素 引言 热电材料主要是利用温差将热能转化为电能，热电材料主要通常无量纲热电优值来表征。无量纲热电优值越大热电材料性能越好。而影响无量纲优值的因素有：see-beck系数、电导率和热导率。固体中的导热主要是由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的，所以影响热导率的主要影响因素有温度，显微结构，化学组成，复相陶瓷，气孔等。影响无机材料电导率的因素主要有杂质及缺陷。在中国主要的发电形式是热电，但热电的由于余热浪费很严重。还有汽车尾气、工厂废气余热等都得不到很好的利用。在资源日益紧缺的当代，解决余热浪费问题就显得比较迫切了。而提高热电材料的热电转换率就可以解决这一问题。现在热电材料在电厂及工厂废热发电以及在处理汽车尾气上，航空航天领域都有很高的应用价值。 正文 随着全球工业化步伐的加快，世界性的能源短缺已成为制约经济社会发展的重要因素。然而，生活中有许多耗费能源所生成、却又被废弃的热能，例如汽车尾气、工厂锅炉排放的气体等。经计算，汽车的能源利用率不到30%，其余的能量除了用来冷却和摩擦生热外，有高达40%的能量作为尾气直接排掉，不仅浪费了大量能量，而且污染环境、造成温室效应。如果能将这些热能善加利用，即可成为再次使用的能源。 热电材料就是这样的一类材料，热电材料是有温差引起载流子运动并将热能转换为电能的一种环保行动能材料。热电材料因具有耐高温、耐氧化、无污染等特性，使其在特殊领域具有其他
热电材料应用
热电材料 关键字：热电材料分类探究与展望 热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料，1823年发现的塞贝克效应和1834年发现的帕尔帖效应为热电能量转换器和热电制冷的应用提供了理论依据。 较好的热电材料必须具有较高的Seebeck系数，从而保证有较明显的热电效应，同时应有低的热导率，使能量能保持在接头附近。另外还要求热阻率较小，使产生的焦耳热量小。目前限制热电材料得以大规模应用的问题是其热电转换效率太低。热电材料的热电转换效率可用无量纲热电优值—ZT值来表征，ZT= S2Tσ/λ, ZT越大, 热电材料的性能越好，这里的T为绝对温度，Z=S2σ/λ，式中S为材料的热电系数，即材料的Seebeck系数，σ为材料的电导率，S2σ 又称为材料的功率因子，它决定了材料的电学性能。由Z的表达式可以看出，要提高材料的热电转换效率，应选用同时具有较大功率因子和尽可能低热导率的热电材料。影响热电材料的优值Z的3个参数Seebeck系数、热导率、电导率都是温度的函数。同时优值Z又敏感地依赖于材料种类、组分、掺杂水平和结构。因此每种热电材料都有各自的适宜工作温度范围。 1半导体金属合金型热电材料 金属材料的热电效应非常小,除在测温方面的应用外,其他没有实际的应用价值。直到20世纪50年代,人们发现小带隙(small band gap)掺杂半导体比金属大很多热电效应,研制温差电源和热电制冷器已具有现实意义。这类材料以Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ族及稀土元素为主。目前,研究较为成熟并且已经应用于热电设备中的 材料主要是金属化合物及其固溶体合金如Bi 2Te 3 /Sb 2 Te 3 、PbTe、SiGe、CrSi等, 这些材料都可以通过掺杂分别制成P型和n型材料。有报道称在实验室得到的最 高ZT值达到2.2 (AgPb m SbTe 2+m , 800K) 到2.4(Bi 2 Te 3 /Sb 2 Te 3 超晶格, 300K)。通 过调整成分、掺杂和改进制备方法可以进一步提高这些材料的ZT,通过化学气相 沉积（ CVD ）过程得到综合两维Sb 2Te 3 /Bi 2 Te 3 超晶格薄膜的ZT高达2.5，ZT的 研究还在继续进行。但是这些热电材料存在制备条件要求较高,需在一定的气体保护下进行,不适于在高温下工作以及含有对人体有害的重金属等缺点[1]。 2方钴矿(Skutterudite)热电材料 Skutterudide是CoSb 3的矿物名称，名称为方钴矿，是一类通式为AB 3 的化 合物（其中A是金属元素，如Ir、Co、Rh、Fe等；B是V族元素，如As、Sb、P 等）。二元Skutterudite化合物是窄带隙半导体，其带隙仅为几百毫电子伏，同时此类化合物具有较高的载流子迁移率和中等大小的反Seebeek系数，但热导率比传统的热电材料要高.此类化合物的显著特点是，外来小原子可以插入晶体结构的孔隙，在平衡位置附近振动，从而可以有效地散射热声子，大大降低晶格 热导率。最初的研究集中在等结的IrSb 3, RhSb 3 和CoSb 3 等二元合金,其中CoSb 3 的热性能相比较而言最好。尽管二元合金有良好的电性能,但其热电数据受到热 导率的限制。因此对多元合金的研究得到了重视，实验得到P型CeFe 3.5Co 0.5 Sb 12 方钴矿化合物ZT值在620K时达到1.4。目前进一步提高Skutterudite材料热电性能的途径有两条：（l）通过各种拾杂调节电学性能，（2）引入额外的声子散射降低晶格热导率[2]。
什么是ad转换器
什么是ad转换器 将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称a/d转换器或adc,analog to digital converter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称d/a转换器或dac,digital to analog converter）；a/d转换器和d/a转换器已成为信息系统中不可缺俚慕涌诘缏贰?br> 为确保系统处理结果的精确度，a/d转换器和d/a转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，a/d与d/a转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量a/d与d/a转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的a/d和d/a转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。 A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D 转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。 取样和保持 取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。取样过程示意图如图11.8.1所示。图（a）为取样电路结构，其中，传输门受取样信号S(t)控制，在S(t)的脉宽τ期间，传输门导通，输出信号v O(t)为输入信号v1,而在（T s-τ）期间，传输门关闭，输出信号v O(t)=0。电路中各信号波形如图（b）所示。 图11.8.1 取样电路结构(a)
图11.8.1 取样电路中的信号波形(b) 通过分析可以看到，取样信号S(t)的频率愈高，所取得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。但带来的问题是数据量增大，为保证有合适的取样频率，它必须满足取样定理。 取样定理：设取样信号S(t)的频率为f s，输入模拟信号v1(t)的最高频率分量的频率为f imax，则f s与f imax必须满足下面的关系f s≥2f imax，工程上一般取f s>(3～5)f imax。 将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。 取样与保持过程往往是通过取样-保持电路同时完成的。取样-保持电路的原理图及输出波形如图11.8.2所示。
热电材料概述
热电材料 早在1823年德国的物理学家Thomas Seebeck就在实验中上发现, 在具有温度梯度的样品两端会出现电压降, 这一效应成为制造热电偶测量温度和将热能直接转换为电能的理论基础, 称为Seebeck 效应.Seebeck提出了用热电材料制成热电发电器的设想. 1834年Heinrich Lens又发现将一滴水置于铋(Bi)和锑(Sb)的接点上, 通以正向电流, 水滴结成冰, 通以反向电流, 冰融化成水, 此效应称为制冷效应或Peltier效应. 在此后的100多年, 热电材料的研究主要是围绕金属材料进行的, 由于热电转换效率低, 所以有关热电材料及热电转换装置的研究和应用一直进展缓慢. 在20世纪50年代, Abram Ioffe发现, 半导体材料的热电转换效应比金属材料有数量级上的增强, 利用半导体热电材料有望实现温差发电和制冷的设想, 从而在全世界范围内掀起了研究热电材料的热潮, 这种研究热潮持续了数年之久, 研究和评估了大量的半导体材料, 并发现Bi-Te Sb-Te系半导体材料具有良好的热电特性[1]. 在此后的几十年, 由于半导体热电材料仍难以满足现实应用过程对热电转换和制冷效率的要求, 研究工作又处于低潮阶段. 直到90年代初期, 随着全世界环境污染和能源危机的日益严重, 对人类可持续发展广泛的关注, 导致发达国家对新环保能源替代材料开发研究的重视和巨额投入, 利用热电材料制成的制冷和发电系统体积小重量轻; 无任何机械转动部分, 工作中无噪音, 不造成任何环境污染; 使用寿命长, 且易于控制. 由于热电材料的这些特性使其再次成为材料科学的研究热点. 近十年来, 材料科学的新进展, 如材料制备工艺及分析手段的多样化, 计算机模拟在材料科学中的应用, 新型先进材料的不断出现, 使得设计和制备新型 高性能高效率的热电材料的可能性逐渐增大. 目前, 围绕着一种称为声子玻璃电子晶体型热电材料(PGEC)的研究正在广泛展开[2]. 这类材料因具有晶体的导电性能和玻璃的导热性能而成为新一代前景广阔的热电材料. 从近年来在热电材料研究方面取得的进展, 美国科学家Terry. M. Tritt乐观地认为在未来几年内热电材料的研究将会有惊人的突破. §5.1热电效应和热电特性
热电材料
碲化铋及其合金：这是目前被广为使用于热电致冷器的材料，其最佳运作温度<450℃。 碲化铅及其合金：这是目前被广为使用于热电产生器的材料，其最佳运作温度大约为1000℃。 硅锗合金：此类材料亦常应用于热电产生器,其最佳运作温度大约为1300℃。 本图显示的是直接将热能转化成电能的实验设备。这种设备在实际应用中可以将任何高温损耗热量转化为有用的电能。图片左侧的是一个热电极，它像任何发热金属一样，该热电极表面覆盖着电镀层，如果它接触到冰冻的物体表面，便会产生电能。然而在一般情况下，在高温热电极下却很少产生电流。热电转换材料是一种可以将热能和电能相互转换的材料。目前常用的热电转换材料多以重金属铋、锑和铅等为原料，这些原料不仅在自然界含量少、熔点低，而且还有剧毒，这在很大程度上影响了真正的实用化。 与热电发电相反，热电制冷利用Peltier效应可以制造热电制冷机。它具有机械压缩制冷机所没有的一些优点：尺寸小、质量轻、无任何机械转动部分，工作无噪声，无液态或气态介质，因而不存在污染环境问题，可实现精确控温，响应速度快，器件使用寿命长。因此热电制
冷已用于很多领域。除冰箱、空调、饮水机等家用电器外，热电制冷更重要的应用是信息技术领域，如红外探测器、激光器、计算机芯片等。例如，俄罗斯米格战斗机配备的AA-8和AA-11系列导弹就采用热电制冷对红外探测系统进行温控。热电制冷也已用于医学，如半导体制冷运血箱、冷敷仪、冷冻切片机、呼吸机、N D：YAG激光手术器，PCR仪等。另外，热电制冷材料的一个可能具有实际应用意义的场合是为超导材料的使用提供低温环境。 方钴矿型热电材料 方钴矿( Skutterudite)是一类通式为AB3的化合物，其中A是金属元素，如Ir、C o、Rh、Fe等，B是V族元素，如P、As、Sb等。方钴矿(Skutterudite)化合物是立方晶系晶体结构，具有比较复杂的结构，如图1所示。一个单位晶胞包含了8个A岛分子，共32个原子，每个晶胞内还有两个较大的笼状孔隙。 半导体金属合金型 热电材料半导体金属合金型热电材料以Ⅲ、Ⅳ、V族及稀土元素为主，目前研究比较成熟。已用作热电设备的材料主要是金属化合物及固溶体合金。如：Bi 2Te3／Sb2Te3、PbTe、SiGe、CrSi等。
AD转换器和DA转换器试题及答案
第九章 A/D 转换器和D/A 转换器 一、填空题 1.（11-1易）D/A 转换器是把输入的________转换成与之成比例的_________。 2.（11-1中）倒T 形电阻网络D/A 转换器由___________、__________、_________及 _____________组成。 3.（11-1易）最小输出电压和最大输出电压之比叫做__________,它取决于D/A 转换器的 ________。 4.（11-1中）精度指输出模拟电压的_________和_________之差，即最大静态误差。主要 是参考电压偏离__________、运算放大器____________、模拟开关的 ________、电阻值误差等引起的。 5.（11-1易）D/A 转换器输出方式有____________、__________和__________。 6.（11-2易）采样是将时间上___________（a.连续变化，b.断续变化）的模拟量，转换成 时间上_________（a.连续变化，b.断续变化）的模拟量。 7.（11-2） 参考答案： 1.数字量/数字信号，模拟量/模拟信号 2.译码网络，模拟开关，求和放大器，基准电源 1. 分辨率 位数 2. 实际值 理论值 标准值 零点漂移 压降 3. 单极性同相输出 单极性反相输出 双极性输出 4. a b 二、选择题 1.（11-2中）将采样所得的离散信号经低通滤波器恢复成输入的原始信号，要求采样频率s f 和输入信号频谱中的最高信号max i f 的关系是（ ）。 A ．max 2s i f f ≥ B ．max s i f f ≥ C ．max s i f f = D ． max s i f f < 2.（11-2易）下列不属于直接型A/D 转换器的是（ ）。 A ．并行A/D 转换器 B ．双积分A/D 转换器 C ．计数器A/ D 转换器 D ．逐次逼近 型A/D 转换器 三、判断题（正确打√，错误的打×） 1.（11-2易）采样是将时间上断续变化的模拟量，转换成时间上连续变化的模拟量。 （ ） 2.（11-2中）在两次采样之间，应将采样的模拟信号暂存起来，并把该模拟信号保持到下 一个采样脉冲到来之前。 （ ）
AD转换器主要技术指标
AD转换器的主要技术指标 1）分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 2）转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。 3）量化误差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。 4）偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。 5）满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6）线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。 其他指标还有：绝对精度(Absolute Accuracy) ，相对精度(Re lative Accuracy)，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（T otal Harmonic Distotortion缩写THD）和积分非线性。 AD的选择，首先看精度和速度，然后看是几路的，什么输出的比如SPI或者并行的，差分还是单端输入的，输入范围是多少，这些都是选AD需要考虑的。DA呢，主要是精度和输出，比如是电压输出啊，4-20mA电流输出啊，等等。DSP呢，用来计算嘛，所以主要是看运算能力了，当然，外围的接口也是需要考虑的。个人看法，TI的单DSP处理能力还可以，ADI的多DSP联合使用的优点特别突出，当然了，不同档次的DSP的运算能力和速度都是有很大差别的。 工程师在进行电路设计时，面对林林总总的AD/DA芯片，如何选择你所需要的器件呢？这要综合设计的诸项因素，系统技术指标、成本、功耗、安装等，最主要的依据还是速度和精度。 精度 与系统中所测量控制的信号范围有关，但估算时要考虑到其他因素，转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位。常见的AD/DA器件有8位，10位，12位，14位，16位等。 速度 应根据输入信号的最高频率来确定，保证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。 通道 有的单芯片内部含有多个AD/DA模块，可同时实现多路信
德国RC(MW9D系列)无源热电偶信号转换器
A :DC 4?20mA :DC 0?10V Z :指定电流量程 :DC 0?5V :DC 1?5V －□□ 机 型 输入信号（热电偶）1:K 2:E 3:J 4:T 5:B 6:R 7:S 8:N 0:上述以外 输出信号◆输出电流 ◆输出电压 0:指定电压量程 构造:小型端子盘构造连接方式:M 3.5螺丝端子连接端子螺丝材质:优质电镀光面 （螺丝的许容扭矩为0.8N ·m ） 机壳材质:黑色耐燃隔离:3通道隔离（输入－输出－电源-地） 机型代码（例如:）·输入量程（例如:0?800℃） 线性化电路:标准装备 冷端补偿:输入端子外接冷端传感器 输入电阻:20k ?制造可能范围量 程:3mV 以上 热电偶测定范围（℃）最小量程（℃以上）零点范围（℃）K E -270?+1370-270?+10007550-270?+1200-270?+750J T B -210?+1200-270?+4000?182********-210?+800-270?+3250? 750 R S N -50?+1760-50?+1760-270?+1300 360380110 -50?+550-50?+550-270?+1100 输入温度范围起始于0℃以下时，一部分有可能会在标准精度之外。详情请咨询。 123■输出电流 允许负载电阻 （输出量程） DC 4?20mA :550?以下 制造可能范围·输出电流范围:DC 0?20mA ·输出电流量程:DC 1?20mA ·输出零点电流:输出电流量程的1.5倍以下 ·允许负载电阻:使变换器的输出端子间的电压为11V 以下的电阻值 ■输出电压 允许负载电阻 （输出量程） DC 0?10V :1000（?以上）DC 0?5V :500DC 1?5V :500 制造可能范围·输出电压范围:DC 0?10V ·输出电压量程:DC 1?10V ·输出零点电压:输出电压量程的1.5倍以下 ·允许负载电阻 :使负载电流为10mA 以下的电阻值（但是，输出电压应在1V 以上） MW9D ＭＷ９Ｄ－２３