為了產生測量電壓，RTD需要激勵電流。根據RTD類型
，電壓電平從幾十到幾百mV不等。測量係統的精度不僅取決於溫度傳感器
，還取決於選擇合適的測量儀器
、係統配置以及測量電路類型。根據導線數量，RTD傳感器可用於2線、3線或4線測量電路。這些不同測量電路的對比如圖1所示。

 

在2線測量電路中，為RTD提供激勵電流(I)的兩根導線也用於測量傳感器電壓。由於傳感器電阻很低
，即使是較低的導線電阻，RL也會產生相對較高的測量不精確性。在3線或4線(xian)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)中(zhong)，由(you)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)激(ji)勵(li)通(tong)過(guo)單(dan)獨(du)的(de)導(dao)線(xian)發(fa)生(sheng)
，並(bing)且(qie)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)測(ce)量(liang)導(dao)線(xian)直(zhi)接(jie)放(fang)置(zhi)在(zai)通(tong)常(chang)具(ju)有(you)高(gao)阻(zu)抗(kang)的(de)測(ce)量(liang)器(qi)件(jian)輸(shu)入(ru)端(duan)上(shang)，可(ke)最(zui)大(da)限(xian)度(du)降(jiang)低(di)此(ci)誤(wu)差(cha)。

 

遺憾的是，由於RTD上的壓降較低，信號非常容易受到噪聲的影響。因此，應盡可能避免使用較長的測量導線。可通過將電壓放大盡可能靠近信號源或RTD來降低噪聲。此外
，具有良好信噪比(SNR)的敏感型模數轉換器(ADC)適用於進一步的數據處理。ADI公司的∑-Δ ADC
，如AD7124係列
，提供一款完成集成的

 

24位、低噪聲模擬前端(AFE)，非常適合高精度測量應用。輸入可以選擇性地配置為差分輸入或單端/偽差分輸入。AD7124係列還集成了數字濾波器和可編程放大器級，使其非常適合低壓應用。圖2所示電路為使用AD7124的4線測量配置示例。

 

圖1. 2線、3線和4線測量對比

 

圖2.使用AD7124進行4線RTD溫度測量配置

 

AD7124上的模擬引腳AIN2和AIN3配置為差分輸入且用於測量RTD電壓。RTD激勵電流從模擬電源電壓AVDD汲取
，並通過AIN0提供。激勵電流同時流過基準電阻RREF1
，作為精密電阻工作，然後會導致通過基準引腳REFIN1(+)和REFIN1(–)檢測到的壓降。所造成的壓降與RTD上的壓降成正比。此比率式配置確保激勵電流的變化對係統總體精度沒有影響。由於ADC的有源內部模擬緩衝器，RREF2會(hui)產(chan)生(sheng)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)所(suo)需(xu)的(de)失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)。在(zai)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)之(zhi)前(qian)，需(xu)要(yao)緩(huan)衝(chong)器(qi)對(dui)讀(du)數(shu)進(jin)行(xing)濾(lv)波(bo)，從(cong)而(er)提(ti)供(gong)抗(kang)混(hun)疊(die)特(te)性(xing)並(bing)降(jiang)低(di)噪(zao)聲(sheng)。或(huo)者(zhe)，也(ye)可(ke)以(yi)將(jiang)所(suo)有(you)模(mo)擬(ni)輸(shu)入(ru)和(he)基(ji)準(zhun)輸(shu)入(ru)與(yu)分(fen)立(li)RC濾波器相連。在使用AD7124開始簡單測量之前
，校準測量係統（零電平和滿量程校準）可最大限度降低增益和偏置誤差。

 

結論

 

通過AD7124係列等AFE

，可以相對輕鬆地實現RTD溫度測量係統。它們提供非常好的高精度
、低功耗和低噪聲組合
，適用於高精度測量應用和節能型便攜式設備。此外，這些ADC的集成度和靈活性簡化了設計架構，有助於縮短使用不同類型傳感器的測量應用（例如，溫度
、電流、電壓等）的設計周期。

 

作者簡介

 

Thomas Brand於2015年加入德國慕尼黑的ADI公司，當時他還在攻讀碩士。畢業後
，他參加了ADI公司的培訓生項目。2017年

，他成為一名現場應用工程師。Thomasweizhongoudedaxinggongyekehutigongzhichi，bingzhuanzhuyugongyeyitaiwanglingyu。tabiyeyudeguomosibahedelianhejiaoyudaxuedianqigongchengzhuanye
，zhihouzaideguokangsitanciyingyongkexuedaxuehuodeguojixiaoshoushuoshixuewei。

 

 

推薦閱讀：