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

2.2.3 设计说明

IDAC 电流源驱动 RTD、RREF 和 RBIAS。与节 2.1中的两线 RTD 设计类似，相同的电流驱动 RTD 和 RREF，从而创建比例式测量，以便将 ADC 输出计算为 RTD 电阻与基准电阻之比。

但是，在高侧基准应用中，测量需要 RBIAS 将 RTD 测量设置为接近 1/2 Vs，以便 AIN1 和 AIN2 在 PGA 的范围内。此外，使用 RBIAS 会增加在 AIN0 处看到的直流电压，该电压必须足够低，才能在 IDAC 输出的顺从电压范围内。

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
  • 偏置电阻，用于在 PGA 范围内对输入测量进行电平转换

首先，确定 RTD 的工作范围。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。与之前的电路拓扑一样，选择基准电阻和 IDAC 电流可平衡多个设计考虑因素，包括信号噪声、RTD 自发热、将输入设置为接近 1/2 Vs 以使测量值保持在 PGA 的输入范围内，以及将 IDAC 的输出电压保持在顺从输出电压范围内。在该高侧基准中，由于增加了 RBIAS，电阻会更大，因此更有可能超出顺从范围。

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。RBIAS 电阻可在传感器测量中进行电平转换。该电平转换会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。

方程式 19. VAIN1 = IIDAC1 • (RRTD + RBIAS)
方程式 20. VAIN2 = IIDAC1 • RBIAS

最后，根据 VAIN0 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。通过增加 RBIAS，RREF、RRTD 和 RBIAS 上的电压之和明显高于低侧基准示例。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。AIN0 处 IDAC 的输出电压可通过方程式 21 计算得出。

方程式 21. VAIN0 = IIDAC1 • (RREF + RRTD + 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。

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。