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

2.3.6 进行 IDAC 电流斩波以实现匹配

如前所述，IDAC 电流匹配非常重要。IDAC 电流失配对引线补偿的影响很小，因为额外误差很小。但是，IDAC 电流失配会导致 RTD 测量中出现增益误差。例如，如果 IDAC2 比 IDAC1 大 1%，则基准将比预期大 0.5%，从而导致 0.5% 的增益误差：

方程式 33. VREF = (IIDAC1 + 1.01 • IIDAC1) • RREF = 2.01 • IIDAC1 • RREF

这种由 IDAC 电流源失配导致的增益误差可通过进行 IDAC 电流斩波来消除：即在交换 IDAC 电流后进行测量，再对两次测量结果求平均值。从原始配置开始，输入电压和基准电压如下所示。方程式 34 表示第一次测量值，而方程式 35 表示基准电压值。

方程式 34. VMEAS1 = [IIDAC1 • (RRTD + RLEAD1)] − (IIDAC2 • RLEAD2)
方程式 35. VREF = (IIDAC1 + IIDAC2) • RREF

如果交换了 IDAC，使 IDAC2 由 AIN0 提供，IDAC1 由 AIN3 提供，则基准电压保持不变。但是，第二次测量值现在变为：

方程式 36. VMEAS2 = [IIDAC2 • (RRTD + RLEAD1)] − (IIDAC1 • RLEAD2)

对第一次和第二次输入测量结果求平均值，可得出：

方程式 37. (VMEAS1 + VMEAS2) / 2 = [(IIDAC1 + IIDAC1) • (RRTD + RLEAD1) / 2] − [(IIDAC1 + IIDAC1) • RLEAD2 / 2]

得到的 ADC 测量结果为：

方程式 38. Averaged output code = 223 • Gain • {[(IIDAC1 + IIDAC1) • (RRTD + RLEAD1) / 2] − [(IIDAC1 + IIDAC1) • RLEAD2 / 2]} / (IIDAC1 + IIDAC2) • RREF

求平均值时，(IIDAC1 + IIDAC2) 项抵消；如果引线电阻相等，它们也可以抵消：

方程式 39. Averaged output code = 223 • Gain • RRTD / (2 • RREF) = 222 • Gain • RRTD / RREF
方程式 40. RRTD = RREF • Averaged output code / (222 • Gain)

通过求平均值，ADC 输出代码不再依赖于 IDAC 电流匹配，从而实现更精确的测量。

要进行 IDAC 电流斩波，请设置寄存器值：

  • 对于第一次测量，请为 AINP 和 AINN 选择多路复用器设置，以测量三线 RTD 的引线 1 和 2
  • 启用 PGA，将增益设置为所需值
  • 选择数据速率和数字滤波器设置
  • 选择用于测量 RREF 的基准输入以进行比例式测量
  • 启用内部基准（IDAC 需要启用内部基准）
  • 设置 IDAC 大小，并选择 IDAC1 输出引脚以驱动 RTD 的引线 1，选择 IDAC2 输出引脚以驱动 RTD 的引线 2
  • 对于第二次测量，请交换 IDAC 输出引脚，选择 IDAC2 输出引脚来驱动 RTD 的引线 1，选择 IDAC1 输出引脚来驱动 RTD 的引线 2
  • 对第一次和第二次测量结果求平均值