ZHCAE20 May   2024 ADS124S08 , INA326 , MSPM0G3507 , OPA387 , PGA900 , REF200

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1温度测量
  5. 2设计温度监测器的主要挑战
  6. 3NTC 或 RTD 温度监测器的建议设计
    1. 3.1 电压激励
    2. 3.2 电流激励
    3. 3.3 比率测量
    4. 3.4 集成设计
  7. 4总结
  8. 5参考资料

电压激励

过去,电桥电路与 RTD 和 NTC 温度传感器一起使用,以消除偏置电压或共模电压,并由仪表放大器对差分电压进行采样。电桥输出和传感器电阻器之间呈非线性函数关系。桥式放大器可以解决该问题。桥式放大器如图 3-1 中所示。假设基准电压是 VR,放大器的输出是 Vo,那么很容易得到方程式 1

 分立式 RTD 信号调节电路图 3-1 分立式 RTD 信号调节电路
方程式 1. Vo=-VR2R×ΔR

方程式 1 中,设计人员可以看到输出电压随电阻的变化呈线性关系。假设基准为 4.096V,RTD 在 0℃ 下的电阻为 1000Ω,在大约 2mA 励磁电流下,1℃ 温升的输出可能约为 7.9872mV。在实际设计中,励磁电流可能需要小于 1mA 以避免自发热,然后当温度上升 1℃ 时,输出电压会降至 7.9872mV 以下。为了获得更高的分辨率和精度,需要使用后置放大器来放大来自桥式放大器的信号。请注意,从方程式 1 中可以看出,输出电压与电阻变化负相关。因此,第一级放大器需要使用双电源,以防运行异常。

由于信号非常小,因此为了提高系统精度,桥式放大器的关键要求是要具有低失调电压和低温漂。OPA387 是一款失调电压非常低的放大器,可满足此应用的要求。最大 2uV 失调电压有助于提高系统精度。第二个放大器用于将桥式放大器的输出转换为同相,并再次放大信号。第三个放大器是可选的,以防在实际设计中需要进一步放大。此外,客户宜在放大器电路之间插入滤波器,以降低系统噪声并提高系统的 SNR。

根据方程式 1,基准性能是可能影响系统精度的另一个因素。为了获得更高精度,建议使用 REF54410 来激励该传感器。0.02% 的精度和 0.8ppm/°C 温漂有助于提高系统精度。REF54410 是 REF54 系列基准的一个器件,输出电压为 4.096V。客户可以选择具有不同输出电压的其他器件,以满足特定要求。