Mary McCarthy and Aine McCarthy
有多种类型的温度传感器可以用于温度测量系统。具体使用何种温度传感器,取决于所测量的温度范围和所需的精度。温度测量系统的精度取决于传感器以及传感器所接口的模数转换器(ADC)的性能。许多情况下,来自传感器的信号幅度非常小,因而需要高分辨率ADC。Σ-Δ型ADC属于高分辨率器件,适合这些系统。其片内还嵌入了温度测量系统所需的其它电路,如激励电流和基准电压缓冲器等。本文介绍常用的3线和4线电阻温度检测器(RTD),以及传感器与ADC接口所需的电路,并说明对ADC的性能要求。
RTD
RTD适合测量–200°C至+800°C的温度,在该温度范围内,这些器件的响应接近线性。RTD使用的典型元素有镍、铜和铂,100 Ω和1000 Ω铂制RTD最为常见。RTD有2线、3线或4线形式,其中3线和4线形式最为常用。RTD是无源传感器,需要一个激励电流来产生输出电压。RTD的输出电平从数十毫伏到数百毫伏不等,取决于所选的RTD。
3线RTD接口和构建模块
图1显示了一个3线RTD系统。AD7124-4/AD7124-8包括该系统所需的全部构建模块。为了全面优化该系统,需要2个完美匹配的电流源。这两个电流源用于抵消RTD的RL1和RL2产生的引线电阻误差。一个激励电流流过精密基准电阻RREF和RTD。另一个电流流过引线电阻RL2,所产生的电压与RL1上的压降相抵消。精密基准电阻上产生的电压用作ADC的基准电压REFIN1(±)。由于仅利用一个激励电流来产生基准电压和RTD上的电压,因此,该电流源的精度、失配和失配漂移对ADC整体传递函数的影响极小。AD7124-4/AD7124-8允许用户选择激励电流值,从而调整系统以使用ADC的大部分输入范围,提高性能。