利用LTC2402解決非常小的溫差

LTC?2402， 一款 2 通道 24 位、無(wú)延遲 三角積分?ADC，非常適合差分 使用多種不同的溫度傳感器。通道之間的匹配極佳 允許兩個(gè)絕對(duì)溫度測(cè)量 進(jìn)行比較以確定差異或 兩點(diǎn)之間的漸變。在所示電路中 下面，LTC2402 具有平均功能，可以解決 溫差為幾毫度，盡管 在單次讀數(shù)對(duì)的情況下，峰值誤差 0.05°C是可能的。可獨(dú)立調(diào)節(jié)的滿量程 （FS設(shè)置）和零刻度（ZS設(shè)置） 便于 3 線或 4 線 使用鉑RTD和自動(dòng)測(cè)量 兩個(gè)通道的排序進(jìn)行測(cè)量 更容易跨越隔離柵。無(wú)延遲功能 這些ADC還解決了相關(guān)的困境 帶脈沖激勵(lì)。脈沖勵(lì)磁的使用 最小化或消除寄生熱電偶效應(yīng) 這可能會(huì)影響 RTD 測(cè)量。另外 脈沖勵(lì)磁可降低待機(jī)功率或平均功率 電池供電應(yīng)用中的消耗。

鉑金 RTD

鉑RTD是市場(chǎng)上最穩(wěn)定、最準(zhǔn)確的溫度傳感器。然而，他們的 低輸出電平和自熱效果需要注意物理放置和電氣細(xì)節(jié) 設(shè)計(jì)。RTD，雖然比熱電偶更線性 和熱敏電阻，有點(diǎn)非線性;線性化 因此應(yīng)使用。在過(guò)去，這經(jīng)常 通過(guò)喂食以一階近似完成 將部分放大輸出電壓回 激勵(lì)，從而提供乘法因子。 采用處理器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，硬件線性化 是不必要的。

自熱效果

激發(fā)產(chǎn)生的自熱效應(yīng) 電流取決于 RTD 元素到其環(huán)境中。如果該熱阻是一個(gè)常數(shù)（就像傳感器粘合到固體質(zhì)量上一樣），則可以計(jì)算自熱效應(yīng) 基于RTD在溫度下的電阻，則 從讀數(shù)中減去。這假設(shè) 環(huán)境介質(zhì)在 感興趣的溫度范圍。用于絕對(duì)溫度 測(cè)量，自熱效應(yīng)可能有問(wèn)題; 但是，如果溫差是問(wèn)題所在，則使用 更高的激勵(lì)電流可能是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。如果 兩個(gè)傳感器對(duì)局部的熱阻 環(huán)境匹配得相當(dāng)好，自熱 影響將對(duì)絕對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響 只。需要絕對(duì)溫度測(cè)量 僅用于確定電阻變化的斜率，因此不是很關(guān)鍵，可能 無(wú)需精確線性化。

在相當(dāng)高的1mA激勵(lì)電流下，100Ω RTD （歐洲曲線）將在385°C附近產(chǎn)生25μV/°C的輸出信號(hào)（290°C時(shí)為850μV/°C）。 平均 0 個(gè)讀數(shù)將解析溫度 差異到幾毫度，雖然是單 通道讀數(shù)將呈現(xiàn)大約05.<>°C的峰峰值噪聲。

RTD 的橋接連接

圖1顯示了兩個(gè)通道的使用情況 LTC2402 以基本相同的方式檢測(cè)兩個(gè) RTD。如果兩個(gè)傳感器在物理上靠近， 通過(guò) 與 ZS 的連接設(shè)置消除電壓的影響 穿過(guò)返回接線。通向 傳感器的上端只負(fù)責(zé) 增益誤差很小。例如，20 英尺的 26 號(hào)距 銅線只會(huì)產(chǎn)生0.068%的增益誤差（在 相反，如果對(duì)共同回波的遙感 未使用，錯(cuò)誤與單個(gè)返回相關(guān)聯(lián) 大約是 20°C）。

圖1.2通道ADC測(cè)量橋式配置RTD、ZS的溫差設(shè)置輸入消除了連接線的掉落。

兩個(gè)基準(zhǔn)電阻的容差會(huì)產(chǎn)生更大的誤差，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生 增益誤差。百分之一 （1%） 的電阻會(huì)產(chǎn)生 增益誤差高達(dá)2%，導(dǎo)致誤差為5°C。 但是，可以記錄和消除增益誤差 在軟件中，如果條件產(chǎn)生零溫度 可以產(chǎn)生或識(shí)別梯度。建議電阻R1和R2匹配 分壓器對(duì)或極低溫度系數(shù)器件 如 Vishay S102 或 Z201 系列。集成對(duì)的溫度跟蹤可高達(dá) 0.1ppm/°C。

RTD 的串聯(lián)

圖2顯示了增益變化的平均值 兩個(gè)通道之間可以減少。因?yàn)橛?只有一個(gè)激勵(lì)電流，不需要精確匹配的電阻。參考的公差 電阻（R4）僅顯著影響絕對(duì)值 測(cè)量，如果所需的數(shù)量是 差溫、絕對(duì)溫度 只需要知道標(biāo)稱(chēng)精度。A 5% 在這種情況下，電阻器可能會(huì)給出足夠的結(jié)果。這 除噪聲外，唯一的誤差機(jī)制是ADC在標(biāo)稱(chēng)0mV至400mV范圍內(nèi)的非線性 以及 400mV 至 800mV 范圍。由于線性度不 在整個(gè)輸入中表現(xiàn)出任何突然的不連續(xù)性 范圍，這不超過(guò)滿量程的 ppm 這個(gè)更受限制的范圍。

圖2.堆疊式半橋消除了一半的激勵(lì)電流和圖1的匹配要求。

脈沖激勵(lì)

圖3是如何使用脈沖激勵(lì)電流的示例。當(dāng)模擬開(kāi)關(guān) （SW1） 關(guān)閉，仍施加全基準(zhǔn)電壓 到參考端子，但沒(méi)有明顯的 激勵(lì)應(yīng)用于RTD。測(cè)量的電壓 輸入端現(xiàn)在由失調(diào)和寄生決定 所有連接中都存在熱電偶電壓 在RTD和ADC之間。這些測(cè)量 應(yīng)從測(cè)量的電壓中減去 勵(lì)磁電流流欠。交替測(cè)量 有和沒(méi)有勵(lì)磁將抑制 1/f 噪聲，如果 引入擴(kuò)增以放大差異 電壓。虛線內(nèi)顯示的放大器是 儀表放大器，例如 LT1167。如果 使用放大器，必須使用 SW3、R6 和 R7 以允許 信號(hào)保持在放大器的輸入范圍內(nèi)。

圖3.開(kāi)關(guān)激勵(lì)可降低待機(jī)電流并消除失調(diào)、熱電偶和低頻噪聲。

銅或鎢RTD的使用，與 LTC2402 和上述技術(shù)將 允許在許多工業(yè)、消費(fèi)或汽車(chē)中測(cè)量非常細(xì)微的溫度梯度 應(yīng)用。

審核編輯：郭婷