如何實(shí)現(xiàn)具有RTD級(jí)精度且無(wú)需校準(zhǔn)快速溫度傳感器設(shè)計(jì)

為了達(dá)到最高精確度的溫度測(cè)量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者通常只有一種選擇：鉑電阻溫度探測(cè)器(RTDs),例如PT100 或 PT1000。高度線性和可互換的RTD可用于各種精度等級(jí)（DIN）標(biāo)準(zhǔn),如國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究所定義的在0°C時(shí)誤差低至±0.03°C。 但是，使用RTD實(shí)現(xiàn)這種精確度并不容易。

為了獲得RTD的最高精度，通常需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)到數(shù)天來(lái)仔細(xì)選擇和模擬RTD周?chē)嘿F的精密元件。設(shè)計(jì)者必須在電路板布局上花很大功夫才能避免影響測(cè)量的電阻匹配不當(dāng)現(xiàn)象發(fā)生。

盡管設(shè)計(jì)人員做了一絲不茍的努力，但采集電路很容易增加0.5°C 至1.0°C 的測(cè)量誤差，從而使RTD本身的固有精度相形見(jiàn)絀。為了達(dá)到接近RTD所能提供的精度，唯一的選擇是在生產(chǎn)中耗時(shí)耗成本地校準(zhǔn)每個(gè)單元。

為了解決使用RTD時(shí)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，TI最近推出了TMP117系列數(shù)字溫度傳感器，其精度可與Class-AA RTD相媲美，同時(shí)大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作。如圖1所示，TMP117在-55oC至150oC的整個(gè)工作范圍內(nèi)提供+/- 0.1oC的精度，從-20oC到50oC，精度為0.3oC，無(wú)需在制造過(guò)程中進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖1：IEC 60751 RTD與TMP117的精度等級(jí)相比

注意：RTD線表示每個(gè)IEC 60751精度等級(jí)的誤差，不包括影響最終系統(tǒng)級(jí)精度的測(cè)量誤差或校準(zhǔn)。

從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，使用RTD設(shè)計(jì)與IC溫度傳感器之間的對(duì)比不會(huì)更加明顯（見(jiàn)圖2）。

對(duì)比

圖2：典型RTD與TMP117的電路比較

通過(guò)將傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 結(jié)合在單一芯片上，像TMP117這類(lèi)的數(shù)字溫度傳感器能夠簡(jiǎn)化在RTD設(shè)計(jì)中大多數(shù)困難且耗時(shí)的工序，并能通過(guò)I2C界面提供直觀的溫度讀數(shù)。表1顯示了兩種技術(shù)之間所需設(shè)計(jì)工作的詳細(xì)比較。

表1：比較RTD和TMP117之間典型的設(shè)計(jì)考慮因素

對(duì)于需要最高精度的應(yīng)用的鉑RTD替代方案，請(qǐng)查看TMP117。它的集成提供了前所未有的簡(jiǎn)單性，同時(shí)還簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，降低了生產(chǎn)成本。

審核編輯：郭婷