[参考译文] ADS124S08：RTD、热电偶和热敏电阻参考和错误

您好 Darren、

请参阅下面我的评论。

此致、

Bob B[引用用户="Darren (FAE)"]

器件型号： ADS124S08

我正在尝试使用 ADS124S08了解各种拓扑的正确基准设置。 使用"基本指南..." 文档、数据表等、我总结了以下主要设计要点。 您还可以添加其他内容吗？如果我错了、请更正？

对于 RTD 设置...
-高侧基准可以消除 IDAC 不匹配问题、但由于 IDAC1必须通过基准电阻器再连接到 RTD 元件、因此如果要测量多个 RTD (或者需要多个昂贵的基准电阻器)、则需要多路复用器 [BOB]高侧基准的最大优势是基准由同样令3线 RTD 传感器的 RTD 激励的 IDAC 激励。  使用2线或4线 RTD 没有任何优势。  当使用高侧基准方法时、激励源的漂移没有问题、因为 RTD 的测量是比例式的。  但是、如果使用第二个 IDAC 来消除导联、则测量中仍可能存在与导联消除相关的一些误差。  要将单个基准源用作高侧基准的一部分、您需要能够将电流引导至所需的 RTD、这需要对电流使用多路复用器。  高侧基准测量的另一个缺点是在 IDAC 和 PGA 输入范围内必须满足合规电压。  除了基准电阻外、这通常还需要一个偏置电阻器。  低侧基准只需要基准电阻器、因为基准电阻器也是偏置电阻器。

-低侧基准解决了上述问题，但 IDAC 失配错误可能是一个问题(增益误差)。 交换 IDAC 源并进行两次测量以及对代码求平均值、有助于消除该不匹配、但代价是需要更多的处理时间。 [BOB]是的、您可以将更多 RTD 路由到基准电阻器、而无需添加外部多路复用器。  是的、IDAC 斩波将消除 IDAC 失配问题。

对于热电偶设置：
-如果在热电偶设置中使用基准电阻器，则 IDAC 精度会导致相当大的增益误差。 这是因为测量不是比例式的。
那么、对于热电偶、不建议使用基准电阻器？ 相反、建议使用内部或外部电压基准？ [BOB] TC 可以视为自供电设备、因为您要测量两种不同金属的结产生的电压。  无法将其轻松转换为比例式测量、因此在这种情况下、最好使用低噪声、低漂移基准源。  这可以通过内部基准或外部基准来实现。  

对于 TC 测量、具有稳定的冷端和精确的冷端温度测量值非常重要。  冷端温度的测量可通过多种方式完成、例如芯片 RTD、IC 温度传感器、热敏电阻、二极管等。  如果使用的传感器需要激励、则可以按比例完成冷端测量。

-您在热电偶应用中看到哪种典型的基准电压精度需求？ 您是否建议使用内部基准电压？ (焊接可能会在硅中产生轻微变形(金属膨胀/收缩)、这会改变内部基准电压、而外部基准位于封装中心并且更不受此影响)[Bob]正如我说过的、TC 测量结果与冷端测量结果一样好。  在大多数应用中、使用内部基准是足够的。  使用外部基准将增加器件数量和布板空间要求。  此外、根据基准选择、内部基准可能优于一些外部基准。

对于热敏电阻设置：
热敏电阻设置与两线制 RTD 设置类似、因此上述高/低侧基准问题是否适用？ 我相信他们确实做到了。  [BOB]您可以激励电压或激励电流热敏电阻。  因此、这实际上取决于应用。

计算误差时、是否有建议的方法来计算最大/最小/典型误差？
以 RTD 为例、如果您根据以下公式计算最坏情况下的误差：
-最差情况下的基准电阻器 ΔΩ Ω 与精度/漂移的比值
-精度/漂移上 IDAC 失配的最坏情况
-最差情况下导线电阻与精度/漂移的关系
-最坏情况下的输入偏置电流
-最差情况下的 ADC 内部误差(增益/偏移/ INL)与精度/漂移的关系
您最终会得到一个复杂、不现实、完全假设的最坏情况结果。
在计算中、您可以在哪里提供和使用典型误差值、并且仍然可以看到大多数生产单位通过了客户出货测试？
我的意思是、您是否可以使用最大/最小 IDAC 和最大/最小基准电阻、以及典型的 ADC 内部误差、并且相对比较好？ [BOB]我不知道我会在这里给出令人满意的答案。  取决于假设结果的因素是您提到的因素、而不是您提到的因素。  假设我设计了一个系统、其中 ADC 误差在最坏情况下会产生0.5度的误差、 但是、我最终使用了 IEC 3类 RTD、在100摄氏度时可能会出现+/- 1.6度的误差。 对于系统误差、我可能会为 ADC 使用哪种典型误差？  换言之、哪个误差将占主导地位？  通常、增益误差是最重要的、但在这里、您还必须小心、因为增益误差在满量程时会产生更显著的影响。  因此、必须考虑整个系统以及必须满足的设计参数。  也可能存在与计算相关的误差。  假设您使用查找表和内插。  这会增加总误差的潜在误差类型。

可以减少一些 ADC 误差。  使用 self-offset 命令将有助于使偏移误差无关紧要。  使用全局斩波和/或 IDAC 斩波也可以显著减少误差。  

在未校准的系统中、使用的基准电阻器将影响增益误差。  在计算中、ADC 输出代码是 RTD 值与基准电阻器值之比。  基准电阻器不是精确的、通常是电阻器初始值的乘积、如果使用的电阻器值不是精密电阻器、漂移将是主要因素。  例如、当初始电阻在特定容差范围内时、您可以使用0.1%电阻器、但200ppm 与10ppm 相比、漂移可能是比 ADC 最小/最大误差更重要的问题。

谢谢、
Darren

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