ZHCACG9A june   2018  – march 2023 ADS1120 , ADS112C04 , ADS112U04 , ADS1147 , ADS1148 , ADS114S06 , ADS114S06B , ADS114S08 , ADS114S08B , ADS1220 , ADS122C04 , ADS122U04 , ADS1247 , ADS1248 , ADS124S06 , ADS124S08 , ADS125H02 , ADS1260 , ADS1261 , ADS1262 , ADS1263

 

  1.   RTD 测量基本指南
  2. 1RTD 概述
    1. 1.1 Callendar-Van Dusen 方程
    2. 1.2 RTD 容差标准
    3. 1.3 RTD 接线配置
    4. 1.4 比例式测量
      1. 1.4.1 引线电阻抵消
      2. 1.4.2 IDAC 电流斩波
    5. 1.5 设计注意事项
      1. 1.5.1 确定 RTD 的工作范围
      2. 1.5.2 设置激励电流源并考虑 RTD 自发热
      3. 1.5.3 设置基准电压和 PGA 增益
      4. 1.5.4 验证设计是否符合器件工作范围
      5. 1.5.5 设计迭代
  3. 2RTD 测量电路
    1. 2.1  采用低侧基准的两线 RTD 测量
      1. 2.1.1 原理图
      2. 2.1.2 优缺点
      3. 2.1.3 设计说明
      4. 2.1.4 测量转换
      5. 2.1.5 通用的寄存器设置
    2. 2.2  采用高侧基准的两线 RTD 测量
      1. 2.2.1 原理图
      2. 2.2.2 优缺点
      3. 2.2.3 设计说明
      4. 2.2.4 测量转换
      5. 2.2.5 通用的寄存器设置
    3. 2.3  三线 RTD 测量，低侧基准
      1. 2.3.1 原理图
      2. 2.3.2 优缺点
      3. 2.3.3 设计说明
      4. 2.3.4 测量转换
      5. 2.3.5 通用的寄存器设置
      6. 2.3.6 进行 IDAC 电流斩波以实现匹配
    4. 2.4  三线 RTD 测量，低侧基准，一个 IDAC 电流源
      1. 2.4.1 原理图
      2. 2.4.2 优缺点
      3. 2.4.3 设计说明
      4. 2.4.4 测量转换
      5. 2.4.5 配置寄存器设置
    5. 2.5  三线 RTD 测量，高侧基准
      1. 2.5.1 原理图
      2. 2.5.2 优缺点
      3. 2.5.3 设计说明
      4. 2.5.4 测量转换
      5. 2.5.5 配置寄存器设置
    6. 2.6  四线 RTD 测量，低侧基准
      1. 2.6.1 原理图
      2. 2.6.2 优缺点
      3. 2.6.3 设计说明
      4. 2.6.4 测量转换
      5. 2.6.5 配置寄存器设置
    7. 2.7  两个串联两线 RTD 测量，低侧基准
      1. 2.7.1 原理图
      2. 2.7.2 优缺点
      3. 2.7.3 设计说明
      4. 2.7.4 测量转换
      5. 2.7.5 配置寄存器设置
    8. 2.8  两个串联四线 RTD 测量
      1. 2.8.1 原理图
      2. 2.8.2 优缺点
      3. 2.8.3 设计说明
      4. 2.8.4 测量转换
      5. 2.8.5 配置测量设置
    9. 2.9  测量多个两线 RTD
      1. 2.9.1 原理图
      2. 2.9.2 优缺点
      3. 2.9.3 设计说明
      4. 2.9.4 测量转换
      5. 2.9.5 配置寄存器设置
    10. 2.10 测量多个三线 RTD
      1. 2.10.1 原理图
      2. 2.10.2 优缺点
      3. 2.10.3 设计说明
      4. 2.10.4 测量转换
      5. 2.10.5 配置寄存器设置
    11. 2.11 同时测量多个四线 RTD
      1. 2.11.1 原理图
      2. 2.11.2 优缺点
      3. 2.11.3 设计说明
      4. 2.11.4 测量转换
      5. 2.11.5 配置寄存器设置
    12. 2.12 采用低侧基准的通用 RTD 测量接口
      1. 2.12.1 原理图
      2. 2.12.2 优缺点
      3. 2.12.3 设计说明
        1. 2.12.3.1 通用测量接口 - 两线 RTD
        2. 2.12.3.2 通用测量接口 - 三线 RTD
        3. 2.12.3.3 通用测量接口 - 四线 RTD
      4. 2.12.4 测量转换
        1. 2.12.4.1 两线测量
        2. 2.12.4.2 三线测量
        3. 2.12.4.3 四线测量
      5. 2.12.5 配置寄存器设置
    13. 2.13 采用高侧基准的通用 RTD 测量接口
      1. 2.13.1 原理图
      2. 2.13.2 优缺点
      3. 2.13.3 设计说明
        1. 2.13.3.1 通用测量接口，高侧基准 - 两线 RTD
        2. 2.13.3.2 通用测量接口，高侧基准 - 三线 RTD
        3. 2.13.3.3 通用测量接口，高侧基准 - 四线 RTD
      4. 2.13.4 测量转换
        1. 2.13.4.1 两线测量
        2. 2.13.4.2 三线测量
        3. 2.13.4.3 四线测量
      5. 2.13.5 配置寄存器设置
  4. 3总结
  5. 4修订历史记录

2.5.3 设计说明

与采用低侧基准的三线 RTD 测量类似，采用高侧基准的测量使用引线补偿来消除作为测量误差的引线电阻。但是，使用高侧基准时，要使用相同的电流来驱动基准电阻和 RTD。使用第二个 IDAC 电流的引线补偿不会引入 IDAC 不匹配的增益误差项。使用高侧基准可降低该测量对 IDAC 电流失配的依赖性，从而无需进行斩波。

测量电路需要：

  • 单个专用 IDAC 输出引脚
  • AINP 和 AINN 输入
  • 外部基准输入
  • 精密基准电阻

IDAC1 向 RREF 提供电流，然后电流流入三线 RTD 的引线 1。与低侧电流测量类似，IDAC2 向 RTD 的引线 2 注入电流，用于消除引线电阻产生的误差。IDAC1 和 IDAC2 均流入 RBIAS，这是建立输入信号的直流偏移量所必需的。该直流偏移量将 RTD 电压设置为接近于 1/2 Vs，以便输入处于 PGA 的输入范围内。

与之前的拓扑一样，该测量是比例式测量，无需将输入或基准转换为电压即可进行转换。与之前的 RTD 测量一样，该拓扑需要具有高精度和低漂移的精密基准电阻器。

计算 AIN1 和 AIN2 的输入电压，结果为：

方程式 55. VAIN1 = [IIDAC1 • (RRTD + RLEAD1)] + [(IIDAC1 + IIDAC2) • (RLEAD3 + RBIAS)]
方程式 56. VAIN2 = (IIDAC2 • RLEAD2) + [(IIDAC1 + IIDAC2) • (RLEAD3 + RBIAS)]

ADC 输入电压测量 VAIN1 – VAIN2，RLEAD3 和 RBIAS 项会消失。

方程式 57. VAIN1 – VAIN2 = [IIDAC1 • (RRTD + RLEAD1)] – (IIDAC2 • RLEAD2)

假设引线电阻相等且 IDAC 电流匹配，IIDAC1 = IIDAC2 = IIDAC。结果变成：

方程式 58. VAIN1 – VAIN2 = IIDAC1 • RRTD

同时，基准电阻仅由 IDAC1 驱动：

方程式 59. VREF = IIDAC1 • RREF

与前面的示例一样，使用 RTD 的预期可用范围开始设计。选择基准电阻和 IDAC 电流值以将输入电压置于 PGA 范围内，同时确保 IDAC 在其顺从电压范围内运行。正如在所有比例式测量中那样，基准电阻 RREF 必须是具有高精度和低漂移的精密电阻器。

要验证设计是否在 PGA 工作范围内，请先计算 AIN1 和 AIN2 的电压以及最大差分输入电压。假设引线电阻很小，可以忽略，方程式 55 和方程式 56 可简化为方程式 60 和方程式 61。在给定增益设置和电源电压的情况下，验证 VAIN1 和 VAIN2 是否处于 PGA 的输入范围内。根据所需的温度测量值使用最大 RTD 电阻。

方程式 60. VAIN1 = (IIDAC1 • RRTD) + [(IIDAC1 + IIDAC2) • RBIAS]
方程式 61. VAIN2 = (IIDAC1 + IIDAC2) • (RBIAS)

此外，验证根据 VAIN0 和 VAIN3 计算得出的 IDAC 源输出电压是否足够低于 AVDD，以便处于 IDAC 电流源的顺从电压范围内。由于 IDAC1 的电压始终高于 IDAC2 的电压，因此计算 VAIN0 处的输出电压足以验证 IDAC 顺从电压。AIN0 处 IDAC 的输出电压可通过方程式 62 计算得出。

方程式 62. VAIN0 = [IIDAC1 • (RREF + RRTD)] + [(IIDAC1 + IIDAC2) • RBIAS]

基准电阻器 RREF必须是具有高精度和低漂移的精密电阻器。RREF 中的任何误差在 RTD 测量也会出现。所示出的REFP0 和 REFN0 引脚作为开尔文连接与 RREF 电阻器相连，以获得最佳的基准电压测量值。这消除了作为基准电阻测量误差的一切串联电阻。