利用LTC2402解决非常小的温差

LTC®2402， 一款 2 通道 24 位、无延迟 三角积分™ADC，非常适合差分 使用多种不同的温度传感器。通道之间的匹配极佳 允许两个绝对温度测量 进行比较以确定差异或 两点之间的渐变。在所示电路中 下面，LTC2402 具有平均功能，可以解决 温差为几毫度，尽管 在单次读数对的情况下，峰值误差 0.05°C是可能的。可独立调节的满量程 （FS设置）和零刻度（ZS设置） 便于 3 线或 4 线 使用铂RTD和自动测量 两个通道的排序进行测量 更容易跨越隔离栅。无延迟功能 这些ADC还解决了相关的困境 带脉冲激励。脉冲励磁的使用 最小化或消除寄生热电偶效应 这可能会影响 RTD 测量。另外 脉冲励磁可降低待机功率或平均功率 电池供电应用中的消耗。

铂金 RTD

铂RTD是市场上最稳定、最准确的温度传感器。然而，他们的 低输出电平和自热效果需要注意物理放置和电气细节 设计。RTD，虽然比热电偶更线性 和热敏电阻，有点非线性;线性化 因此应使用。在过去，这经常 通过喂食以一阶近似完成 将部分放大输出电压回 激励，从而提供乘法因子。 采用处理器驱动设计，硬件线性化 是不必要的。

自热效果

激发产生的自热效应 电流取决于 RTD 元素到其环境中。如果该热阻是一个常数（就像传感器粘合到固体质量上一样），则可以计算自热效应 基于RTD在温度下的电阻，则 从读数中减去。这假设 环境介质在 感兴趣的温度范围。用于绝对温度 测量，自热效应可能有问题; 但是，如果温差是问题所在，则使用 更高的激励电流可能是一个优势。如果 两个传感器对局部的热阻 环境匹配得相当好，自热 影响将对绝对测量产生影响 只。需要绝对温度测量 仅用于确定电阻变化的斜率，因此不是很关键，可能 无需精确线性化。

在相当高的1mA激励电流下，100Ω RTD （欧洲曲线）将在385°C附近产生25μV/°C的输出信号（290°C时为850μV/°C）。 平均 0 个读数将解析温度 差异到几毫度，虽然是单 通道读数将呈现大约05.<>°C的峰峰值噪声。

RTD 的桥接连接

图1显示了两个通道的使用情况 LTC2402 以基本相同的方式检测两个 RTD。如果两个传感器在物理上靠近， 通过 与 ZS 的连接设置消除电压的影响 穿过返回接线。通向 传感器的上端只负责 增益误差很小。例如，20 英尺的 26 号距 铜线只会产生0.068%的增益误差（在 相反，如果对共同回波的遥感 未使用，错误与单个返回相关联 大约是 20°C）。

图1.2通道ADC测量桥式配置RTD、ZS的温差设置输入消除了连接线的掉落。

两个基准电阻的容差会产生更大的误差，因为会产生 增益误差。百分之一 （1%） 的电阻会产生 增益误差高达2%，导致误差为5°C。 但是，可以记录和消除增益误差 在软件中，如果条件产生零温度 可以产生或识别梯度。建议电阻R1和R2匹配 分压器对或极低温度系数器件 如 Vishay S102 或 Z201 系列。集成对的温度跟踪可高达 0.1ppm/°C。

RTD 的串联

图2显示了增益变化的平均值 两个通道之间可以减少。因为有 只有一个激励电流，不需要精确匹配的电阻。参考的公差 电阻（R4）仅显著影响绝对值 测量，如果所需的数量是 差温、绝对温度 只需要知道标称精度。A 5% 在这种情况下，电阻器可能会给出足够的结果。这 除噪声外，唯一的误差机制是ADC在标称0mV至400mV范围内的非线性 以及 400mV 至 800mV 范围。由于线性度不 在整个输入中表现出任何突然的不连续性 范围，这不超过满量程的 ppm 这个更受限制的范围。

图2.堆叠式半桥消除了一半的激励电流和图1的匹配要求。

脉冲激励

图3是如何使用脉冲激励电流的示例。当模拟开关 （SW1） 关闭，仍施加全基准电压 到参考端子，但没有明显的 激励应用于RTD。测量的电压 输入端现在由失调和寄生决定 所有连接中都存在热电偶电压 在RTD和ADC之间。这些测量 应从测量的电压中减去 励磁电流流欠。交替测量 有和没有励磁将抑制 1/f 噪声，如果 引入扩增以放大差异 电压。虚线内显示的放大器是 仪表放大器，例如 LT1167。如果 使用放大器，必须使用 SW3、R6 和 R7 以允许 信号保持在放大器的输入范围内。

图3.开关激励可降低待机电流并消除失调、热电偶和低频噪声。

铜或钨RTD的使用，与 LTC2402 和上述技术将 允许在许多工业、消费或汽车中测量非常细微的温度梯度 应用。

审核编辑：郭婷