熱電偶憑借其精度高、重復性好、測量精準、物理堅固性強、穩定性佳以及溫度測量范圍廣等優點，被廣泛應用于溫度測量領域。然而，它們在接口設計上存在挑戰：需要對其微伏 / 毫伏級輸出信號進行放大，并進行冷端補償（CJC）。許多應用還需要對其溫度 - 輸出電壓傳遞函數進行一定程度的線性化處理，才能獲得理想結果。

鑒于這些問題，Microchip Technology推出了 MCP9604 集成熱電偶調理集成電路（IC），成功突破了溫度測量與系統集成的技術壁壘。它是首款測量精度高達 ±1.5°C的單芯片四通道 I2C 熱電偶調理IC，。

該 IC 為分立元件和多芯片解決方案提供了替代方案 —— 后者容易引入誤差、增加系統設計陷阱，并延長物料清單（BOM）編制周期。由于集成度高，熱電偶傳感器與系統微控制器（MCU）之間基于 I2C 的物理連接極為簡便。

但切勿被這種簡單的連接方式所誤導 —— 該 IC 內部蘊含著大量復雜的隱形設計。

NIST ITS-99 方程可提高精度

MCP9604 通過采用高階 NIST ITS-90 方程進行線性化處理，而非早期全模擬放大器設計中簡單的一階線性近似，實現了對四個熱電偶測量點的高精度測量。它借助一個處理器內核，利用從 NIST ITS-90 系數推導得出的參數，完成電動勢（EMF）到攝氏度（°C）的轉換計算。

該 IC 支持 NIST ITS-90 標準定義的 K、J、T、N、S、E、B 和 R 型熱電偶。以性能表現為例，它通過在單芯片內集成溫度測量和數學引擎信號鏈所需的模數轉換器（ADC）、冷端補償溫度傳感器、放大器及其他元件，實現了對 K 型熱電偶的九階精度測量。

集成冷端補償功能

對于熱電偶系統而言，實現冷端補償往往是一個實際難題。冷端補償溫度傳感器通常是精度較低、測量范圍有限的器件（通常不是熱電偶）。它安裝在熱電偶導線與系統普通銅線的連接點處，用于校正該連接點不可避免產生的熱電偶效應帶來的誤差。

傳統上，冷端補償傳感器安裝在熱電偶與系統導線連接的連接器或接線排處（因此還需要為該傳感器額外布設一對導線）。而Microchip Technology的創新之處在于，將冷端補償傳感器集成在 MCP9604 的封裝內，無需額外的分立冷端補償傳感器。

用戶在設計印刷電路板（PCB）時，需要遵循一些關于該器件布線的 “最佳實踐” 指南 —— 良好的 PCB 布局是實現從 PCB 溫度到傳感器芯片高效熱傳導的關鍵，而這些指南相對簡單易懂。

PCB 負責實現從芯片到熱電偶冷端的熱傳導。因此，元件布局位置和覆銅設計技巧是實現最佳冷端補償效果的關鍵。為獲得最佳溫度靈敏度，推薦在器件引腳周圍延伸出一塊覆銅接地焊盤。

不止于高精度測量

這款溫度轉換器配備了用戶可編程寄存器，為各類應用提供設計靈活性。通過這些寄存器，用戶可進行多種設置選擇，例如適用于電池供電應用的低功耗模式、針對快速瞬態溫度的可調數字濾波器，以及四個可獨立編程的溫度報警輸出端 —— 可用于檢測多個溫度區域。

此外，該器件（及其單通道系列產品）還具備開路和短路檢測功能：當熱電偶導線斷裂或斷開時，會觸發報警信號；同樣，當熱電偶短路到地或電源時，也會觸發報警信號。

MCP9604 熱電偶調理 IC 配有一份 59 頁的規格書（datasheet），以及 EV19L27A 評估板—— 評估板附帶 24 頁用戶手冊和可免費下載的軟件。該 IC 最多可連接并讀取四個熱電偶的數據，由微控制器作為主機系統接收這些信息，并繪制所選熱電偶的溫度變化曲線。