三线制PT100测温容易忽略的设计细节

高精度三线制PT100测温电路容易遇到PCB走线电阻差异导致的测量精度下降问题，看似简单的走线，可能引入0.1℃及以上偏差。本文进行量化分析，并探讨相应的解决方法。

 

 PCB走线电阻的影响程度

 

PT100三线制测量方法，通过引线电阻相减的方式，抵消引线电阻。当三根引线的阻值不相等时，则引入测量误差。PCB的输入端子至ADC走线，是PT100引线的一部分，同样会引入测量误差。误差值可以通过走线阻值的差值和PT100的平均温度系数换算。

PT100的平均温度系数为0.385Ω/℃，38.5mΩ对应0.1℃的温度变化。PCB走线考虑常用的10mil线宽、1oz铜层厚度，如果走线长度差异为25mm，其直流电阻为42.6mΩ，换算成温度偏差为0.11℃，是一个明显的误差。走线长度差异为5mm，直流电阻变为8.5mΩ，换算成温度偏差为0.02℃，则基本可以忽略。

 

 星形走线和等长走线

 

PT100的三线制测量电路，在多通道应用时，激励电流的返回路径为多个通道共用。该返回路径在PCB上共用走线时，走线长度将更长。以 高精度测温模块ZAM6228 为例，下图中，如果通道CH1离ADC近，它的A、B线PCB走线短，C线由于4个通道共用，需要在PCB上需要额外经过另外3个通道CH2~CH4的接线端子，走线更长。使用常规的5.08mm间距工业端子时，每个通道有3个位端子，C线PCB走线长度多出3*3*5.08=45.7mm，如果用10mil走线宽度，对应的温度偏差约为0.2℃。在PCB上使用星形走线，并通过PCB软件做等长走线，可以轻松解决走线电阻引入温度偏差的问题。以高精度测温模块ZAM6228为例，下图中，星形走线是指每通道的C线单独从模块引脚走线至对应的输入端子。而每个通道的A、B、C三根线，通过PCB软件做等长走线，可以使得走线长度差异小于5mm。

ZAM6228模块的评估板使用了星形走线和等长走线，如下图所示。经测试，PCB走线引入偏差不到0.01℃，对于模块自身0.02%+0.1℃的测温精度，可以忽略，可以完整的得到高测温精度。