目錄

1、電路結構

2、計算RTD電阻

3、電流源和線路電阻失配的影響

4、最小化誤差

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電阻溫度檢測器(RTD)可在很多工業應用中監控溫度。在一個分布式控制系統(DCS)或可編程邏輯控制器(PLC)中，一個數據采集模塊可用來監控很多安裝在遠處的RTD溫度。在高性能應用中，若每個RTD都自帶激勵電路和ADC，則具有最佳的精度，但數據采集模塊將會體積龐大、成本高昂，且功耗高。

多路復用模塊具有體積較小、成本和功耗較低的特性，但可能會損失一定精度性能。本文討論如何最小化多路復用系統誤差。

1、電路結構

RTD電阻有雙線式、三線式和四線式，其中，雙線式配置的器件成本最低，四線式器件精度最佳。三線式RTD通常用于工業應用中，可采用兩個相同的電流源激勵，以消除引腳電阻。與精密參考電阻一同使用時，電流源誤差不影響測量精度。高性能ADC(如AD7792和AD7793)集成激勵電流源，適合高精度RTD測量。

圖1顯示片內電流源激勵兩個三線式RTD。RTD通道可由多路復用器選擇，如ADG5433高壓、防閂鎖、三路SPDT開關。

一次只能測量一個RTD。S1A、S1B和S1C閉合測量RTD?#1；S2A、S2B和S3B閉合測量RTD #2。單個ADG5433可切換兩個三線式RTD；可增加額外的多路復用器處理兩個以上的傳感器。RLXX表示RTD和測量系統之間由于導線過長引入的電阻以及開關的導通電阻。

2、計算RTD電阻

由于S1A、S1B和S1C閉環測量RTD #1，RTD電阻可計算如下：

因此，測量值僅取決于RREF的數值(和精度)。但請記住，我們假定IOUT1 = IOUT2，并且RL1A = RL1B = RL1C。事實上，這些電流和電阻失配是測量誤差的主要來源。

3、電流源和線路電阻失配的影響

下一步，假定兩個電流源失配，比如IOUT2 = (1 + x) IOUT1。現在，考慮下列情況：

請注意，失配會導致失調誤差以及增益誤差。失調誤差與兩個引腳電阻之間的失配有關，而增益誤差與兩個電流源之間的失配有關。如果不考慮這些失配情況，則根據ADC的數據讀數計算的RTD電阻值將是不準確的。

以200 ? RTD為例，表1顯示不考慮失配時，得到的數值；其中，RREF = 1000 ?，IOUT1 = 1 mA，IOUT2 > IOUT1(以百分比顯示)，RL1A = 10 ?，RL1C > RL1A(以電阻值顯示)。

4、最小化誤差

數據顯示很小的失配就會嚴重影響精度，因此應當使用匹配良好的電流源和開關，以便改進性能。
傳遞函數是線性的，因此可輕松校準電流源和電阻失配導致的初始誤差。然而，失配隨溫度的變化而改變，這使得補償變得很不容易。

因此，選用的器件應隨溫度的變化而具有低漂移特性。若IOUT1 ≠ IOUT2，且電流源如圖所示連接：

假定我們交換IOUT1和IOUT2，使IOUT1連接VIN–和IOUT2，并連接VIN+：

現在，如果我們對轉換結果求和，并且電流源以初始方向連接，同時第二次轉換時交換電流源，則可得：

請注意，測量值現已獨立于電流源失配。唯一的缺點是速度的損失，因為每次RTD計算都需經過兩次轉換。

AD7792和AD7793針對該應用設計。如圖2所示，通過寫入I/O寄存器，集成開關可簡化電流源到輸出引腳的交換。

在AD7792/AD7793器件內交換激勵電流源可改善多路復用RTD測量電路的精度。計算顯示了電流源和線路電阻之間失配問題的重要性。

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學習總結：ADI官網

資源下載：https://download.csdn.net/download/m0_38106923/19813240

總結

以上是生活随笔為你收集整理的多路三线RTD电阻温度采集电路设计方案的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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