RTKA-TCSTKEV1Z：热电偶信号链评估套件解析

RTKA-TCSTKEV1Z 是瑞萨电子推出的“DAQ on a Stick”系列参考设计之一，专为快速评估K型热电偶信号采集系统而设计。该套件以USB闪存盘的紧凑形态集成完整信号链，涵盖前端调理、精密ADC、电压基准、数字电位器及MCU，构成一个自包含的高精度温度采集演示平台，适用于工业测温、传感器接口设计及嵌入式系统开发。瑞萨电子代理商-深圳市中芯巨能电子有限公司为您介绍RTKA-TCSTKEV1Z：核心器件及应用场景。

系统架构与核心器件

该评估板采用典型热电偶信号链架构，针对微弱电压信号的高精度采集进行了优化。其核心组件包括：

ISL28134：零漂移、轨到轨输入/输出运算放大器，用于热电偶微伏级信号的前置放大。其超低失调电压（<10μV）和极低温漂（0.03μV/°C）有效抑制了低温区测量误差；

ISL21010：4.096V和3.3V双电压基准，分别用于ADC参考和系统供电。4.096V基准与24位ADC配合，实现1μV级分辨率，且具备±10ppm/°C温漂，确保长期稳定性；

ISL22317：128抽头数字电位器，用于冷端补偿（CJC）电路的增益或偏置调节，支持I²C控制与非易失存储，便于校准参数固化；

ISL26102：24位Δ-Σ ADC，具备低噪声（有效分辨率>20位）、可编程采样率（10Hz~4kSPS）和内部PGA，直接连接放大后的热电偶信号；

R5F10JBC：基于RL78/G1C内核的8位MCU，集成USB 2.0接口，负责ADC数据读取、冷端温度补偿（通常配合片内或外部温度传感器）、线性化处理及USB通信。

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整个系统由USB总线供电（5V），无需外部电源，即插即用。

功能特性与评估能力

实时温度显示与图形化监控：配套GUI软件通过USB接收MCU上传的数据，实时显示温度值并绘制趋势曲线，便于观察系统响应与稳定性；

完整信号链验证：从热电偶输入、前端放大、ADC转换到MCU处理与通信，完整呈现高精度模拟前端（AFE）的设计范式；

冷端补偿实现：通过板载温度传感器（或MCU内部传感器）测量接线端子温度，结合数字电位器或软件算法实现冷端补偿，提升测量准确性；

精度表现：在0°C以上范围内，系统测量精度符合K型热电偶标准（IEC 60584），典型误差<±1°C，适用于中低温工业测温场景。

设计价值与工程启示

该参考设计不仅是一个演示工具，更为工程师提供了以下实用价值：

AFE设计样板：展示了如何将零漂放大器、低噪声ADC、高稳基准与MCU协同设计，优化噪声、温漂与电源抑制比（PSR）；

校准策略参考：通过ISL22317的非易失存储功能，可实现出厂校准参数的保存，避免每次上电重新校准；

USB接口集成方案：RL78/G1C MCU内置USB模块，简化了与PC的通信接口设计，适合便携式数据采集设备；

低功耗设计示范：全系统在USB供电下运行，各器件均选用低功耗型号，适用于电池供电或能量受限场景。

应用场景

热电偶信号调理电路原型验证；

工业温度监控系统开发；

学生实验与教学演示；

替代传统数据采集卡进行低成本、小体积测温。

总结

RTKA-TCSTKEV1Z 不仅是一个“即插即用”的温度测量演示器，更是一套高精度模拟信号链的完整技术参考。它集成了瑞萨在精密模拟与低功耗MCU领域的核心产品，为工程师提供了从传感器接口到数据输出的端到端解决方案。对于从事传感器前端设计、工业控制或嵌入式系统开发的工程师而言，该套件是快速验证设计思路、理解系统级权衡（trade-off）的理想工具，有助于加速产品原型开发与技术选型。