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

1.1 Callendar-Van Dusen 方程

铂 RTD 电阻和温度之间的关系通过 Callendar-Van Dusen (CVD) 方程进行描述。方程式 1 表示 PT100 RTD 在低于 0°C 温度下的电阻，方程式 2 表示 PT100 RTD 在高于 0°C 温度下的电阻。

方程式 1. 如果 T < 0：RRTD(T) = R0 • {1 + (A • T) + (B • T2) + [(C • T3) • (T – 100)]}
方程式 2. 如果 T > 0：RRTD(T) = R0 • [1 + (A • T) + (B • T2)]

Callendar-Van Dusen 公式中的系数由 IEC-60751 标准定义。R0 是 RTD 在 0°C 时的电阻。对于 PT100 RTD，R0 为 100Ω。对于 IEC 60751 标准 PT100 RTD，系数为：

  • A = 3.9083 • 10-3
  • B = –5.775 • 10-7
  • C = –4.183 • 10-12

PT100 RTD 从 –200°C 至 850°C 的电阻变化如图 1-1 所示。

GUID-65D5D024-694B-4E42-8942-E6A72A3B515E-low.gif图 1-1 PT100 RTD 从 –200°C 至 850°C 的电阻

虽然 RTD 电阻在小温度范围内的变化具有相当高的线性度，但对图 1-1 所示的曲线进行终点拟合时，便产生非线性度（如图 1-2 所示）。

GUID-5148431A-598F-4544-8295-0E2EB8498663-low.gif图 1-2 PT100 RTD 从 –200°C 至 850°C 的非线性度

结果显示非线性度大于 16Ω，这样，即使在小温度范围内也难以实现线性近似。如果温度高于 0°C，可通过求解方程式 2 的二次方程来确定温度。如果温度低于 0°C，可能难以计算方程式 1 的三阶多项式。使用简单的微控制器确定温度可能在计算上比较困难，通常使用查找表来确定温度。

较新的校准标准在分段的温度范围内使用更高阶的多项式来提高计算精度，但 Callendar-Van Dusen 方程仍是常用的转换标准。