[参考译文] 答复：ADS114S08：热电偶和RTD信号发送器设计问题

您好，Mahmoud：

我将线程分开，因为我们现在正在讨论不同的设备。  请参阅下面的我的答案。

此致，

Bob B

[报价用户="Mahmoud Zannerni62"]

Bob，您好！

我已经设计了一个要测量的设计(2个RTD + 1个TCS)或(3个TCS)或(1个RTD + 2个TCS)，您能否查看示意图并告诉我您对其的看法？ 请暂时忽略这些值，因为我尚未完成计算。 [Bob]我认为您的原理图很好。

示意图显示一个通道，它只能接受任何类型的热电偶或RTD，它将使用6个模拟输入(2 IDAC，2 Ain和2 Ref)，另一个通道将使用专用参考输入，因此只需要4个模拟输入。 最后两个输入将仅用于一个TC。

1.即使不需要IDAC2源，它也会保持连接，但我会从内部ADC mux中禁用它，我不确定这是否会导致任何问题？ [Bob]这不是问题。

使用3线RTD时，使用外部跳线连接IDAC2源是否更好？ [Bob]这由您决定，但没有必要。

2.我想问 一下ADS114S08 数据表方程式21和23，在方程式21中，当在方程式23中考虑到导线电阻时，它似乎被忽略了。 [Bob]公式21实际上是一个粗略的计算。  从技术上讲，您是正确的，但我们并不一定知道从RTD到RTD的导线电阻会稍有变化。  我们需要找到一个电阻值，它会使RTD偏置，而不管导线电阻如何。  最后，相对于偏置电压，导线电阻的压降将非常小。  如果导线电阻为10欧姆，则导线之间的总电压为10mV，IDAC电流的总电流为1mA。  10mV与1V相比相当小。  此外，考虑到与偏置电阻器相关的一些容差，这也会在计算方面稍有偏差。

在数据表方程式21中为：

VAinN =(IDAC1 + IDAC2) RBIAS

但是，我认为应该：

VAinN = IDAC2*RL2 +(IDAC1 + IDAC2)(RL3 + RBIAS)

对于数据表中的方程式23：

VAinP = IDAC1 (RL1 + RRTD)+ VAinN

[Bob]实际上它不是 VAinN ，而 是VRbias _{+ RL3中的压降}

我认为应该：

VAinP = IDAC1 (RL1 + RRTD)+(VAinN / IDAC2*RL2)

[BOB] VAINP = IDAC1 (RL1 + RRTD)+(IDAC1 + IDAC2)(RL3 + RBIAS)

如果我的计算错误，请更正。

3.关于连接2线或4线RTD，数据表中没有显示详细的计算结果，我也没有找到任何TI文档为高侧参考执行计算。 所以我试着自己去做。

2线RTD：

VAinP = IDAC1 (RL1 + RRTD + RL2 + RBIAS)

VAinN = IDAC1* RBIAS

要使用用于3线RTD的相同RBIAS，IDAC1电流需要加倍？ [BOB]您可以将IDAC1电流增加一倍，或者，如果您进行原理图中所示的相同连接，则可以使用与3线相同的IDAC2。

在这种情况下，两个导联电阻器将进入测量，我想我应该用软件将它们减去？ [Bob]您可以尝试校准导联电阻，但导联电阻会随温度而变化。  通常，使用2线，最终不会获得很高的精确度

4线RTD：

VAinP = IDAC1(RRTD + RL4 + RBIAS)

VAinN = IDAC1*(RBIAS + RL4)

要使用相同的RBIAS使用3线RTD，IDAC1电流需要加倍。 [Bob]是的，您可以这样做，但这也会改变参考电压。  我应该在2线机箱中提到这一点。  您可以稍微更改设计，使偏置电阻值更大，以便您可以达到良好的折衷。  例如，您可以尝试将偏置电阻值加倍，看看您是否仍然可以满足3线箱的要求。

在这种情况下，仅测量RTD。

我可否把这答复作为一项单独的质询，告知我。

此致，

Mahmoud先生

[/引述]

Bob，您好！

感谢您的详细回答。

1.关于使用2线和4线RTD的两个电流源，这是否会导致测量精度下降？

2.我发现使用RRef = 4K和RBias = 2.3 K可以很好地测量PT100传感器和PT1000。 如果使用PT100，VIDAC1非常接近允许的最大级别，是否可以？

3.测量PT1000时，使用一个增益，基准电压仅为1 V。低基准电压是否会对系统不利？ 我知道使用低基准意味着在ADC中采样更多的噪声，但同时放大信号也会放大现有的噪声。我不确定在实践中使用低基准是好还是坏？

我知道数字电位计可以解决偏置问题，但如果可能，我不愿意添加额外的部件。

此致，

Mahmoud先生

您好，Mahmoud：

请参阅下面的我的答案。

此致，

Bob B

[报价用户="Mahmoud Zannerni62"]

Bob，您好！

感谢您的详细回答。

1.关于使用2线和4线RTD的两个电流源，这是否会导致测量精度下降？ [Bob]这取决于当前源的应用方式。  在2线情况下，只要您使用AINN输入处的第二个电流源来应用电流，这应该不是问题，因为电流叠加模式位于连接器处。  如果是4线，则必须在导线电阻不是电流路径的一部分的情况下施加电流。  对于4线的情况，电流需要注入节点，在节点上，第四根导线连接到Rbias。

2.我发现使用RRef = 4K和RBias = 2.3 K可以很好地测量PT100传感器和PT1000。 如果使用PT100，VIDAC1非常接近允许的最大级别，是否可以？ [BOB]记住在最终计算中包括所有压降(电阻器，二极管等)，还记得电阻值和容差。  例如，4K电阻器可能实际上是4.02k，2.3k可能实际上是2.32k。  还应考虑IDAC源的任何变异和漂移。

3.测量PT1000时，使用一个增益，基准电压仅为1 V。低基准电压是否会对系统不利？ 我知道使用低基准意味着在ADC中采样更多的噪声，但同时放大信号也会放大现有的噪声。我不确定在实践中使用低基准是好还是坏？ [Bob]在尝试支持各种传感器时，设计总是会有折衷之处。  最后，这取决于您能否达到 所需的温度分辨率。

我知道数字电位计可以解决偏置问题，但如果可能，我不愿意添加额外的部件。

此致，

Mahmoud先生

[/引述]

Bob，您好！

我将重做计算并考虑IDAC1路径上的TVS，肖特基二极管和电流限制电阻器。

1.我想了解 ADS114S08前面的AAF，我认为IDAC电流不会流经该路径，因此这不会影响以前的计算？ 结果是ADC测量中的电压降？

2.我不知道使用双极供应是否会使东西在偏置方面更容易？

此致，

Mahmoud先生

您好，Mahmoud：

IDAC电流的路由方式应使抗锯齿滤波器不在当前路径中。  请注意ADS114S08数据表RTD示例，并了解第二个IDAC是如何围绕滤波器的串联电阻路由的。  就使用双极电源而言，IDAC被引用 为AVSS，我不确定RTD是否有任何好处。  对于可能参考 模拟接地的TC (如接地尖端TC)，双极电源可能有一些优势。

此致，

Bob B  

Bob，您好！

我想问一下外部阻塞二极管电压，在公式(24)中的计算中，“ADS114S08数据表”VD被认为是0.025 V，我找不到任何具有如此低正向电压的肖特基二极管， 我能找到的最好的是0.2 V。我是否误解了这里的内容？

另外，我想问一下，阻断二极管是否能为IDAC引脚提供足够的保护？ 除了阻挡二极管外，我是否需要添加TVS和串联电阻器来保护这些引脚？

此致

Mahmoud先生

您好，Mahmoud：

我没有尝试修改方程式24的结果，但您认为前进二极管的压降至少为200mV (肖特基二极管)是正确的。  方程式的结果可能不正确，但总电压的方程式本身是正确的。  您只需确保为您要使用的二极管添加正确的压降。

关于保护二极管，您需要使用相对于施加的最大电压具有最小额定电压的二极管。  二极管本身仅保护施加的反向电压，因此 某些瞬变可能会导致问题。  在这种情况下，可能需要TVS二极管来抑制瞬态。  但是，您需要考虑路径中的二极管泄漏。  此外，串联电阻很有帮助，但可能会因额外的压降而增加新的问题。

ADS114S08的数据表3线应用显示了高侧参考和两个带保护二极管的电流源。  在这种配置中，不必使用2个电流源，也不必使用二极管。  高侧基准已具有可保护IDAC电源的串联电阻，二极管只是额外的保护。  如果第三根导线也连接到输入端(例如通过将AIN3连接从导线2移至导线3)，则可通过进行2次测量来计算导线电阻。  通过这种方法，您可以测量导线电阻，并从  结果中减去导线电压降。  AIN3输入具有与AIN1和AIN2相同的滤波，以串联电阻保护AIN3输入。

此致，

Bob B

Bob，您好！

我正在考虑使用数字变阻器作为偏置电阻器，在这种情况下，软件更改将允许偏置不同的RTD。

我发现的所有数字流变仪都没有单独的电源针脚(模拟和数字)。 我想知道使用模拟电源为其供电的结果！ 这会给仪表系统带来噪音吗？  数字变阻器由SPI或I2C控制。

我正在设计的PSU包括一个直流-直流和两个LDO，一个用于模拟电源，另一个用于数字电源。

此致，

Mahmoud先生

您好，Mahmoud：

有两个注意事项。  一种是与将模拟电源连接到数字设备有关的。  第二种是在模拟域中具有数字信号。  第二个可能比第一个更重要，因为它与潜在敏感模拟区域中的路由数字信号(主要是时钟)有关。

您可以考虑使用数字隔离器(ISO类型的产品，如用于 SPI的ISO7741) ，在这里您可以隔离电源并禁用输出，这几乎可以解决上述两个问题。  基本上数字信号是动态的，但您的使用案例主要是静态的，因此如果您可以将数字电位器与其余的数字信号隔离，这应该是有益的。  剩下的第二个问题是保持动态信号(例如SPI通信)远离模拟信号。  如果您选择带启用功能的隔离器，则在配置后，您可以关闭发送至数字电位计的动态信号。  当然，您需要上拉或下拉电阻器，以防止数字电位计的输入发生浮动。  您 还 需要 注意PCB布线，同时牢记数字信号的回电流并防止它们进入模拟信号。

此致，

Bob B

Bob，您好！

关于RBias，我将制作具有不同RBias值的不同板，以避免使用数字电位计。

我可以在我的设计中使用零欧姆链路，以便在生产过程中对板进行修改以支持不同的传感器(负荷传感器，RTD，TC)。 如果在信号路径中使用零欧姆电阻器，是否会产生噪音，或者只要我使用比例测量系统，是否不会出现问题？

例如，我将使用零欧姆电阻器将负载传感器负励磁电压连接到接地。

此外，我想询问自我和系统校准：

1.使用片上校准寄存器而不是在微控制器中进行计算是否有任何优势？ 似乎所有这些都是数字化的，所以ADC的动态范围中有一个微小的松散点？

2.我需要多久运行一次自我校准和系统校准？

在生产阶段运行系统校准并将值存储在微控制器存储器中是好主意吗？ 因此，每次使用新配置时，值将被写入ADS114s08，而不运行校准？

此致，

Mahmoud先生

您好，Joseph：

感谢您的回复。

我将在准备好查看时发布我的示意图。

我想问一下ADS114s08内部温度传感器的精度，我在数据表中找不到详细信息，它是已校准还是需要校准？

我注意到评估板具有用于冷接点补偿的NTC，我尝试使用预定义脚本测量内部温度，板载NTC (RT2)和外部PT100。 NTC和RTD提供几乎相同的温度值，但片上温度二极管始终比其他两个低一度。

还有一件事我想问，是否有办法在不将任何模拟输入连接到接地的情况下进行单端测量？ PGA的一端是否可以内部连接到AVss！

此致，

Mahmoud先生

Mahmoud，


确实，我们没有提供有关内部温度传感器准确性的更多信息。 它没有保证规格，我不会将它用于冷结补偿。

我猜操作范围内的误差可能接近±6°C，但这是基于此设备和类似其他设备的一些特征参数数据的猜测。 同样，我们不会给出最小/最大值的具体说明，也不应将其用于任何CJC。

在您的另一个问题上，单端测量应连接到AINx引脚(可能使用AINCOM)。 AVSS没有其它内部连接。 请注意，必须禁用PGA才能对AVSS进行测量。 PGA输入范围不会一直延伸到电源导轨，必须绕过。


吴若瑟