[参考译文] ADS1148：2线、3线或4线 RTD 或热电偶输入的电路设计

Jonathon、


需要使用更大的基准电阻器。 150Ω 是不可行的。 由于您尝试同时支持 PT100和 PT1000、因此一种设置可能比另一种设置更优。 如果您的温度范围高达120°C、则 PT100的等效 PT1000电阻将为1460.7Ω Ω、根据我找到的 Omega 表、该值为146.07Ω Ω。

1500Ω RTD 的电阻范围、根据您所测得的预期最高温度、您可以使用一个 Ω 基准电阻器。 对于单个1mA IDAC 电流、这将为您提供1.5V 的标称基准电压。 使用 PT1000时、PGA 增益将为1、您几乎可以最大限度地扩大满量程范围、从而提供最高的分辨率(输入电压= 1.4607V、基准电压为1.5V)。 使用 PT100时、PGA 增益可以为8、虽然这不能最大限度扩大范围、但它确实占其近80%(增益= 0.146V*8 = 1.168V 且基准电压为1.5V 时的输入电压)。

如果您使用2400Ω Ω 基准电阻器、则可以使用750uA IDAC 电流、并以16增益(增益=(0.1096*16 = 1.752V、基准电压为1.8V 时的输入电压)最大限度地提高 PT100测量分辨率。 但是、使用750uA 和 PGA 增益= 1进行的 PT1000测量不会使用满量程(增益= 1.096的输入电压、基准电压为1.8V)。 它仍然可以工作、但您会失去一些分辨率。

无论您选择何种基准电阻、获取这些数字并验证在温度范围内输入电压是否处于 PGA 的范围内。 您还应验证 IDAC 源的输出电压是否不会过于接近正电源轨。 输入电压过高会导致电流下降、因为电流源会失去其输出阻抗。

返回到您的问题：

在您的情况下、我将使用单个激励电流源并进行两次测量以抵消引线电阻。

您对2线 RTD 和4线 RTD 测量值正确无误。 对于2线制、从 AIN1和 AIN4测量；对于4线制、从 AIN2测量到 AIN3。

在热电偶测量中、我不确定您计划使用什么作为基准。 对于 RTD、进行比例式测量是合理的。 ADC 使用精密电阻器进行测量、代码显示 RTD 电阻与基准电阻之间的比率。 根本不会转换为电压。 这就是基准电阻如此重要的原因。 0.1%的基准电阻将是增益误差的限制因素(除非您对此误差进行了一些校准)。

但是、对于热电偶、您需要进行电压测量。 在这种情况下、您关心基准电压精度。 原始设计具有47kΩ Ω 电阻、我不知道如何使用。 如果您计划将 IDAC 电流通过该电流并将其用作基准、这将非常不准确。 IDAC 的绝对误差为±6%。 这使得不适合用作热电偶的基准电压。 如果使用内部基准电压、误差会更好、2.048V 时的10mV 约为0.5%。 之后、您可以使用将热电偶连接到任何输入、只要您有偏置以建立直流工作点即可。 您需要将该偏置保持在电源电压的中点附近、因为您可能会对 ADC 使用高增益(同样、您需要检查 PGA 输入范围)。

至于基准滤波、我不确定它是否完全必要。 通常、人们只需放入基准电容器中。 因为这是最佳做法。 此外、如果您决定不需要电容器、则可以将其保持在空载状态、并使用0Ω Ω 电阻。

我要提到的另一点是、您可以使用评估模块测试这些配置。 ADS1148EVM 可配置为以这种方式测量输入。 如果您确实获得了 ADS1148EVM、请注意、该软件是在 Windows XP 时代制作的、在 Windows 7之外运行可能会有问题。 我还想提一下、ADS114S06和 ADS114S08被认为是 ADS1148的下一代产品、具有更高的性能和更好的规格。 还有一个适用于 ADS114S08的评估模块、该模块应适用于较新版本的 Windows。


吴约瑟

您好、Joseph、

感谢您的详细和及时响应。 这对我非常有帮助、我非常感激。 我想我将使用2.4k 欧姆基准电阻器。 我的想法：我将 PGA 增益设置为16 (对于 PT100)或2 (对于 PT1000)。 对于 PT100和 PT1000、将 IDAC 保持在1000uA。 在这些设置下、我们将使 VCM 接近中间电源、PT100传感器类型的分辨率高达130C、PT1000的分辨率高达500C。 这是我们的应用所能接受的。

感谢您回答我的问题。 我相信你已经充分回答了所有问题。 不过、我确实有一个有关 TC 测量的后续问题。 那么、从您提供的模型电路开始。 我可以配置 ADS 来测量 AIN0到 AIN1之间的 TC。 然后、我将配置 VBIAS 寄存器、以向 AIN0施加1/2 Vs 偏置电压。 我选择的增益将是32？ 或者更多？ 我猜我们要使用 TC 测量的最高温度将是600°C。 我们的大多数用户将使用 K 型热电偶。 您能否确认这是正确的方法？

感谢您提供有关 ADS114S08的信息、但由于这是一种现有设计、因此我认为为了简化组件采购和软件方面的工作、我将坚持使用 ADS1148。

这是我建议的更新电路。 我仍然需要仔细检查并选择外部低通 RC 滤波器的组件。 应用手册 SBAA201是否是此练习的良好参考？ 如果您对滤波器组件选择和/或以下电路的其余部分有任何反馈、我将不胜感激：

谢谢、

Jonathon D

Jonathon、


我觉得原理图看起来不错、没有太多意见。 VREFOUT 电容器现在为10uF。 如果您计划始终保持内部基准电压、这是正常的。 但是、如果您计划反复打开和关闭它、则可能需要考虑降低它。 每次打开和关闭内部基准电压时、需要一些时间来填充和消耗电荷。

此外、现在、AIN0至 AIN3绑定在一起、AIN4-AIN7绑定在一起。 您可能需要进行更改、以便 AIN0、AIN1、AIN4和 AIN5一起、而 AIN3、AIN2、AIN7和 AIN6一起。 布局可能更简单、因为这些引脚组位于器件的左侧和右侧。

除此之外、您还可以查看 ADS1148EVM。 大多数情况下、我们会将 EVM 视为参考设计。 在该特定的 EVM 上、有一些奇数电路用于容纳0-5V 电源和±2.5V 双电源。 但是、其余的布局和电路应该是干净的。 您应该下载 ADS1148EVM 用户指南并查看原理图和布局。


吴约瑟

Jonathon、


这些值看起来是合理的。 滤波器电阻和电容应适合您的应用、并且为激励电流添加的100Ω Ω 电阻不会给测量中使用的电阻器组增加太多电压。

至于铁氧体磁珠、我看到其他人使用它们的效果很好。 但是、我通常不鼓励使用它们。 以调制器速率对 ADC 输入进行电容采样。 在每31ms 进行一次的情况下、有一个尖峰电流、在这个电流尖峰中、输入电压被采样到一个小电容器上。 串联电感会尝试抑制电流尖峰、但当电容应填满并充电至最终值时、这通常不是您想要的。 我会注意到、这些电感可能不够大、不足以成为问题。


吴约瑟