[参考译文] ADS1014：PT100惠斯通电桥

Riccardo、

这个问题需要进行一些分析、但我将按照问题的提问顺序回答这些问题。

1、不是、ADC 的共模电压不是问题。 ADC 的绝对输入范围为 GND 至 VDD。 只要测量值在满量程范围内、电源内的任何电压都应该正常。

此类 RC 差分和共模滤波常用于差分 ADC 测量。 对于该器件、我将从1kΩ Ω 串联电阻开始、然后选择大约为数据速率的10倍的差分带宽。 然后选择共模带宽为差分带宽的20倍。

3.我不确定这是否能保证准确性，但这取决于您能够控制的变量。 让我们进行一些基本分析、以展示我的意思。 首先、在最小的 FSR 设置中、ADS1014的 LSB 大小为125uV。 典型偏移可能约为25uV。 您可能会使用5倍的最大值(对于此 FSR 设置、大约为1LSB)。 对于 RTD 测量、如果计算电桥的输出、则会得到245uV/°C 的电压 这意味着每个°C 将被少于两个 LSB 的解析。 根据电阻器的容差、您构建的电桥会产生误差。 如果您假设电阻器为0.1%、则单个电阻器误差将约为64uV 误差、约为 LSB 的一半。

此外、RTD 本身会产生误差、具体取决于其容差。 如果使用 C 类 RTD、则0°C 时的最小误差为0.24Ω μ V、这相当于0.6°C 误差。 这会随着温度的变化而变大。 随着温度的变化、这会变得更大。 使用 B 类 RTD 会将此误差减半。

对于 ADS1014和3.3V 电源的精度、可能存在一些增益误差、但由于信号相对较小、我认为误差的影响微不足道。

如果您需要、下面是有关 RTD 使用的应用手册。 它不描述具有电桥甚至电压激励的拓扑、但对 RTD 电路确实有一些基本的解释。

http://www.ti.com/lit/an/sbaa275/sbaa275.pdf

吴约瑟

Riccardo、

我把一些与你们所说的不同的东西放在一起。 它在一组电阻器中使用电压激励。 我将向您展示它、解释它的工作原理、一些潜在的误差来源、您可以看到这是否是您可以使用的东西。

首先、这里是一个基本原理图：

有3个电阻器、其中包括 PT100。 首先、PT100在您关心的温度范围(10°C 至50°C)内的变化范围介于大约104Ω μ V 至大约119Ω μ V 之间。 有一个精密100Ω Ω 电阻器。 这基本上是我们将 PT100测量值与之进行比较的基准电阻器。 然后、我们使用一个1.5kΩ Ω 电阻器从电源获取一些电压。 通过使用此功能、我们可以将100Ω Ω 电阻器测量值和 PT100测量值保持在±0.256V FSR 下。 我要注意的是、该设置使用的电流稍大一些、但 PT100电压的变化现在几乎为28mV、这一点要看的更大一些。

然后、我构建了一个 Excel 电子表格、以显示您将在每个电阻元件上获得的电压。

这将为您提供电阻器和 PT00上的以下电压：

您可以看到、100Ω Ω 电阻器电压变化不大(在10°C 至50°C 的范围内大约为14个代码)、但 PT100电压变化要大得多。 它在该温度范围内变化了200多个代码。 °、分辨率约为每代码0.2 μ A。

为了获得 PT100电阻、我们测量100Ω Ω 电阻器、然后测量 PT100、并获取两个 ADC 代码。 100Ω Δ I 电阻器是精确的。 然后、我们可以使用以下公式：

PT100电阻= 100Ω Ω*(PT100测量/ 100Ω 测量)

此设置有几个优点。 首先、我们只需要两个代码之间的比率。 我们不必转换为电压。 请注意、测量的精度与电阻器的精度相同(您需要0.1%或更高的电阻)。 其次、电源电压不需要很精确。 如果电压高于预期、则两次测量值将以相同的百分比更高。 该误差以比率为单位。 接下来、由于器件使用多路复用器、因此通道间的增益误差将进行跟踪。

查看原理图、我保留了差分滤波、但删除了共模滤波。 在这种情况下、由于设置的原因、我不确定是否有方法可以复制两个通道的共模滤波。 我还会710kΩ、串联1kΩ Ω 电阻可能会导致一些增益误差、因为该范围内该器件的输入阻抗较低(大约为 Ω-我忘记了它是该范围内的如此低)。 我要注意的是、这种增益误差也很可能同时跟踪两种测量结果。 但是、为了安全起见、您可能希望进一步降低电阻。

我将把 Excel 文件附加到这个帖子中。 您可以查看并使用数字。

吴约瑟

e2e.ti.com/.../PT100.xlsx