将LTC2983与18个2线RTD结合使用

我多次遇到要求使用大量温度探头的系统定义。当然，在旁观者的眼中，数字很大，但它仍然提出了一个问题，即有多少个传感器可以连接到LTC2983，毕竟LTC2983拥有20个模拟输入。好吧，让我们看看...如果热电偶是目标传感器，那么单个LTC2983所能做到的最佳方法是19个热电偶和一个冷端补偿传感器（二极管）：每个热电偶占用一个输入通道，一个通道分配给二极管温度传感器。这种系统是对数据表中描述的示例的简单扩展。

RTD怎么样？单个 LTC2983 可以处理这些传感器中有多少个？如果目标是最大化传感器数量，那么引线最少的传感器是感兴趣的：2线RTD是最有可能的选择。仅通过查看数据手册中的示例，很明显，可以连接到LTC2983的最多RTD为9个。实际上，人们可以做得更好。

事实证明，单个 LTC2983 温度测量器件可支持多达 18 个 2 线 RTD 探头，如图 1 所示。与数据表示例的区别在于相邻的RTD共享一个节点。这绝不会损害比率测量的原理。像往常一样，每个RTD测量都包括同时感测R两端产生的两个电压意义和RTD探头RTDx由于电流IS.每个电压均以差分方式检测，并且考虑到 LTC2983 的高共模抑制比，每个 RTD 处于不同的共模电压这一事实不会对各个测量产生不利影响。

RTD探头的选择取决于系统精度和灵敏度要求。例如，考虑到使用2线探头的事实，PT-1000在存在布线寄生电阻的情况下可能会更加坚固。

一旦选择了RTD，我S和 R意义应选择此选项，以使电阻器堆栈顶部的电压 （CH1 输入端的 V） 在系统的工作温度范围内不超过 LTC2983 的输入共模限值。此要求表示如下：

考虑图1所示的系统，并假设以下约束：5V电源轨，所有RTD探头均为PT-100，最高预期温度测量值为150°C。 表 1 显示了每个 PT-100 探头的通道分配字。请参考LTC2983产品手册中的“通道分配存储器图”。请注意，在本例中，CH3 检测 RTD1 探头，CH4 检测 RTD2，依此类推。

 

功能		位字段	价值	描述
传感器类型		31:27	01100	PT-100
检测电阻通道指针		26:22	00010	CH2
传感器配置		21:18	0001	2 线制
励磁电流		17:14	1000	1毫安
即热电阻标准		13:12	01	美国曲线
自定义 RTD 数据指针	地址	11:6	000000	那
	长度	5:0	000000	那

 

连接到CH2的检测电阻配置如表2所示：

 

功能		位字段	价值	描述
传感器类型		31:27	11101	检测电阻 （29）
检测电阻值	整数	26:10	000000 1111101000	1kΩ
	分数	9:0	0000000000

 

图1.LTC2983 具有 18 个 RTD 传感器

RTD 堆栈建立时间

一旦激励电流源使能，R和C链需要有限的时间才能建立，即建立时间TS.TS取决于单个 R 的数量和值S（R意义和 RTD）和 Cs（每个输入节点上的电容）。T 上的上限S可以通过将总 RC 归一估算，但这会产生过于悲观的结果。另一种获得 T 的方法S就是简单地仿真一个电路，如图2所示：

图2.RTD堆栈的延迟块模型

仿真结果如图3所示。这里所有的C都被选为100nF，R。意义为 1k。每条线代表 TS在最终值的 0.1% 以内，作为堆栈中多个 RTD 的函数。对于每个图形，所有 RTD 都属于同一类型。

图3.模拟RTD堆栈的建立时间

默认情况下，LTC2983 插入一个延迟时间 T延迟= 从使能激励源到ADC转换开始之间为1ms。但是，这对于RTD堆栈中超过两个PT-100探头来说是不够的，请参见图3。

The T延迟可以通过在 MUX 配置寄存器中设置值来增加，0x0FF。默认情况下，寄存器被清除。添加到寄存器值的每个lsb表示在默认T上增加100μs延迟.有关多路复用延迟的更多详细信息，请参阅数据手册中的“补充信息”部分。例如，将0x10写入0x0FF会导致：

请注意，在C = 100nF的情况下，可编程延迟的最大值为26.5ms，足以建立最多六个PT-1000器件。参见图 3 和图 4。

The T延迟在每个单独的 ADC 周期之前插入。每个RTD测量由两个ADC周期组成。因此，RTD堆栈的总转换时间约为：

其中 T延迟可由用户编程，T转换在数据手册的“完整系统电气特性”表中给出，通常为164ms，包括默认的多路复用延迟，N是要测量的RTD数量。T总总结如图 4 所示：

图4.RTD堆栈的总转换时间

结论

LTC2983 可连接多达 18 个 2 线 RTD 探头，但一定要考虑到 RC 系统产生的建立延迟 — 所使用的 RTD 探头的数量和类型可能会加剧这一问题。延迟问题可以使用此处提供的模型和仿真来检查。

审核编辑：郭婷