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

2.4.3 设计说明

在此拓扑中，进行了两次测量以消除引线电阻。在第一次测量中，ADC 测量 RTD 两端的电压以及由单个激励电流源驱动的引线 1 的电阻。在第二次测量中，ADC 测量由同一激励电流源驱动的引线 3 的电阻。该方法假设引线 1 和引线 3 中的电阻相等。将第一个测量值减去第二个测量值，可以精确测量 RTD 电阻并消除引线电阻。

测量电路需要：

  • 单个专用 IDAC 输出引脚
  • AINP 和 AINN 输入
  • 测量 RTD 和寄生引线电阻
  • 进行第二次测量，以测量要消除的等效引线电阻
  • 外部基准输入
  • 精密基准电阻

从 IDAC1 驱动 AIN0 开始，可以计算 AIN1 和 AIN2 处的电压。对于第一次测量：

方程式 41. VAIN1 = IIDAC1 • (RRTD + RLEAD1 + RLEAD3 + RREF)
方程式 42. VAIN2 = IIDAC1 • (RLEAD3 + RREF)
方程式 43. VMEAS1 = VAIN1 – VAIN2 = IIDAC1 • (RRTD + RLEAD1)

由于电流不会流经引线 2，因此测量中没有 RLEAD2 项。对于第二次测量，ADC 测量从 AIN2 到 AIN3 的电压。

方程式 44. VAIN3 = IIDAC1 • RREF
方程式 45. VMEAS2 = VAIN2 – VAIN3 = IIDAC1 • RLEAD3

VMEAS2 生成引线 3 电阻的测量值。用 VMEAS1 减去 VMEAS2，结果为：

方程式 46. VMEAS1 − VMEAS2 = [IIDAC1 • (RRTD + RLEAD1)] − (IIDAC1 • RLEAD3)

假设引线 1 的电阻等于引线 3 的电阻，则结果为：

方程式 47. VMEAS1 − VMEAS2 = IIDAC1 • (RRTD + RLEAD1 − RLEAD3) = IIDAC1 • RRTD

对于 VMEAS1 和 VMEAS2，基准电阻器将 IIDAC1 分流，得出基准电压为：

方程式 48. VREF = IIDAC • 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 41 和方程式 42 可简化为方程式 49 和方程式 50。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 49. VAIN1 = IIDAC1 • (RRTD + RREF)
方程式 50. VAIN2 = IIDAC1 • RREF

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。该计算已显示在方程式 49 中，因为 VAIN0 与 VAIN1 的电势相同。

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。