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

2.1.3 设计说明

IDAC 电流源可驱动 RTD 和基准电阻 RREF。由于同一电流驱动两个元件，因此 ADC 测量是比例式测量。RTD 电阻的计算不需要转换为电压，但需要具有高精度和低漂移的精密基准电阻。

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

首先，确定 RTD 的工作范围。例如，如果温度测量范围为 −200°C 至 850°C，那么 PT100 RTD 的范围为 20Ω 至 400Ω。
基准电阻必须大于最大 RTD 值。基准电阻和 PGA 增益决定了测量的正满量程范围。

然后，选择基准电阻和 IDAC 电流值。理想情况下，选择最大 IDAC 电流可将传感器信号增加到高于系统中任何噪声的水平，从而提供出色的性能。但是，在确定这些值时还需要考虑其他几个因素。首先，较高的电流可能会导致 RTD 自发热，这会增加测量误差。其次，基准电阻可在传感器测量中进行电平转换。该电平转换用于提高模拟输入信号的直流偏置，以便电压处于 PGA 的输入范围内。通常，为了实现出色运行，模拟输入信号设置在接近 1/2 Vs 的位置。

要验证设计是否在 ADC 工作范围内，请计算 AIN1 和 AIN2 的电压以及最大差分输入电压。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 15. VAIN1 = IIDAC1 • (RRTD + RREF)
方程式 16. VAIN2 = IIDAC1 • RREF

此外，根据 VAIN1 计算得出的 IDAC 源输出电压必须足够低于 AVDD，才能处于 IDAC 电流源的顺从电压范围内。当 IDAC 输出电压上升到太接近 AVDD 时，IDAC 将失去顺从性并且激励电流将减小。

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。

引线电阻是两线 RTD 测量中的一个误差项。之前的计算忽略了引线电阻，但可以添加到 RRTD 项中。