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[参考译文] ADS124S08:采用 ADS124S08的四路4线 RTD 测量电路

Guru**** 2387060 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS124S08, ADS114S08, ADS114S08B, TMUX1208
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/847158/ads124s08-four-4-wire-rtd-measurement-circuit-with-ads124s08

器件型号:ADS124S08
主题中讨论的其他器件: ADS114S08ADS114S08BTMUX1208

工程师好

我目前正在为大学开展一个项目、其中一项任务是在0°C 至200°C 的温度范围内测量10 Pt100 目标是达到0.1°C 的精度、尽管我认为这有点热情。 无论如何、我都使用 ADS124S08创建了原理图、并希望查看我是否正确解读了数据表和应用手册/指导手册中提供的信息。  

我打算使 IDAC1循环至 AIN0、AIN3、AIN6和 AIN9。 这样、应该可以使用一个 ADS124S08测量四个 Pt100、对吧?  

本设计满足以下条件:

  • 激励电流 IDAC1=1mA
  • 预计低于10SPS
  • 我计算了 PGA 的增益值8
  • 滤波器计算结果被添加到原理图中、请见绿色文本
  • 启动和复位将在串行接口上执行

相应的原理图附在本帖子中。 任何提示都值得高度赞赏、尤其是来自以前使用过 IC 的人的提示。 如果需要我方面的更多信息、请告诉我。  

提前感谢 Thomase2e.ti.com/.../ADS124S08_5F00_Schematic_5F00_Draft.pdf

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    您好、Teannen、

    欢迎来到 E2E 论坛!  您的设计似乎是4线 RTD 和3.3V 模拟电源。  您似乎了解并遵循了《RTD 指南》和《指导手册》中的电路。  我看不到您的设计有任何问题。

    您可能会发现 ADS124S08设计计算器有助于验证您可能进行的任何更改:

    http://www.ti.com/tool/ADS124S08-EXCEL-CALC-TOOL

    此致、

    Bob B

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    尊敬的 Bob:

    感谢您的响应以及指向设计计算器的链接、我不知道它存在。 平均时间内出现了三个问题:

    1. 假设四个 RTD 是我能够使用单个 IC 以4线配置进行测量的最常见 RTD、我是否正确?如果我希望能够从测量中删除单个 RTD? 我想将它们重新排列成串联、但这会导致这样一个问题:如果我断开一个 RTD、所有串联的传感器将不再工作。 引线电阻也会增加、这可能会导致违反输入要求。
    2. 当我决定使用16位版本(ADS114S08)时、0.1°C 精度和分辨率目标是否可行? 我知道精度主要受器件容差(基准电阻器、RTD 等)的影响。 关于分辨率:根据计算器表、LSD 尺寸为6.3uV、因此我应该能够检测低至6.3m Ω 的电阻变化(IDAC = 1mA)。 这将导致大约0.016°C 的分辨率、我对吗?
    3. 分辨率似乎几乎太高、不符合我的要求、但似乎没有具有相同通道数和集成电流源的类似 IC、使其非常适合 RTD、对吧? 我找到的唯一一个是 ADS114S08。

    谢谢、最诚挚的问候、Thomas

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    尊敬的 Thomas:

    请参阅下面的我的回答。

    此致、
    Bob B

    [引用 user="teannen"]

    尊敬的 Bob:

    感谢您的响应以及指向设计计算器的链接、我不知道它存在。 平均时间内出现了三个问题:

    1. 假设四个 RTD 是我能够使用单个 IC 以4线配置进行测量的最常见 RTD、我是否正确?如果我希望能够从测量中删除单个 RTD? 我想将它们重新排列成串联、但这会导致这样一个问题:如果我断开一个 RTD、所有串联的传感器将不再工作。 引线电阻也会增加、这可能会导致违反输入要求。 [Bob B]另一种选择是添加模拟多路复用器以指示电流。  您可以使用 AINCOM 作为电流输出、并将电流从多路复用器引导到相应的 RTD。  此配置允许再连接2个 RTD、总共连接6个4线 RTD 到 ADS124S08。
    2. 当我决定使用16位版本(ADS114S08)时、0.1°C 精度和分辨率目标是否可行? 我知道精度主要受器件容差(基准电阻器、RTD 等)的影响。 关于分辨率:根据计算器表、LSD 尺寸为6.3uV、因此我应该能够检测低至6.3m Ω 的电阻变化(IDAC = 1mA)。 这将导致大约0.016°C 的分辨率、我对吗? [Bob B]不太好。  您还必须考虑转换的总噪声。  对于使用增益8的 ADS114S08和低延迟滤波器、噪声为9.5uV (来自 ADS114S08数据表中的噪声表3)。  由于基准电压较小、因此这会将无噪声位轻微降低至大约14.4位、因为表基于2.5V 基准。  电阻分辨率现在变为9.5m Ω。
    3. 分辨率似乎几乎太高、不符合我的要求、但似乎没有具有相同通道数和集成电流源的类似 IC、使其非常适合 RTD、对吧? 我找到的唯一一个是 ADS114S08[Bob B]还需要考虑 ADC 的噪声和漂移以及外部系统噪声和基准电阻器的漂移。  所有这些都会直接影响您的精度水平。  它还取决于您是否正在校准系统。  ADC 的精度可能很高、能够解析为较小的值、但如果系统未校准、精度可能会有很大差异。  您需要在 ADC 和基准电阻器将运行的整个温度范围内考虑 RTD 的容差、失调电压和增益误差。  您可能会发现、您需要高精度水平才能保持0.1°C 的总体目标。 您还可以考虑使用 ADS114S08B 器件、该器件以更低的成本实现略低的性能。

    谢谢、最诚挚的问候、Thomas

    [/报价]

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    你(们)好 Bob

    感谢您的快速详细答复。

    我必须首先检查模拟多路复用器的方法、我查看 了 TMUX1208、它看起来非常适合。 但是、当我必须对齐复用和 ADC 时、我认为电流的多路复用可能会带来一些与时序相关的挑战。 我想我必须首先考虑这一点。  

    您写道: [引用 user="Bob Benjamin "]此配置允许将另外2个 RTD 连接 到 ADS124S08、总共6个4线 RTD。我认为这只有在我去掉基准电阻器时才能实现吗?  

    感谢您对我的分辨率假设(我认为这太好了、不能成立)和对整体精度的评论。如果我选择使用多路复用、我将让问题保持开放状态、直到最后解决有关 RTD 数量的问题。  

    谢谢、Thomas

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    尊敬的 Thomas:

    有一个专用的基准输入对 REF0、您可以将其用于基准电阻器的基准输入。  模拟 IDAC 电流将从 AINCOM 提供、然后再提供给多路复用器。  剩余的12个模拟输入为6个差分输入对。

    正确的是、在切换多路复用器通道时会有一些稳定延迟、 但是、您目前的设计无论如何都会有一些趋稳延迟、因为在 RTD 激励后、需要在切换 IDAC 通道时有一段时间才能使输入电容器趋稳。  因此、有一个配置寄存器设置可让您输入可编程转换延迟时间。  数据表第61页的9.4.4.3节对此进行了讨论。

    此致、

    Bob B

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    你(们)好 Bob

    再次感谢您的帮助、我将该主题标记为已解决。  

    此致、Thomas