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RTD溫度測量系統(tǒng)對ADC的要求

有多種類型的溫度傳感器可以用于溫度測量系統(tǒng)共同努力。具體使用何種溫度傳感器行業內卷，取決于所測量的溫度范圍和所需的精度。溫度測量系統(tǒng)的精度取決于傳感器以及傳感器所接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的性能逐漸完善。許多情況下的過程中，來自傳感器的信號幅度非常小，因而需要高分辨率ADC廣泛關註。Σ-Δ型ADC屬于高分辨率器件促進進步，適合這些系統(tǒng)。其片內(nèi)還嵌入了溫度測量系統(tǒng)所需的其它電路優勢領先，如激勵電流和基準電壓緩沖器等迎來新的篇章。本文介紹常用的3線和4線電阻溫度檢測器(RTD)，以及傳感器與ADC接口所需的電路改善，并說明對ADC的性能要求空白區。

RTD

RTD適合測量–200°C至+800°C的溫度，在該溫度范圍內(nèi)信息化，這些器件的響應接近線性形勢。RTD使用的典型元素有鎳、銅和鉑取得明顯成效，100 Ω和1000 Ω鉑制RTD常見約定管轄。RTD有2線、3線或4線形式創新的技術，其中3線和4線形式常用發揮。RTD是無源傳感器，需要一個激勵電流來產(chǎn)生輸出電壓快速增長。RTD的輸出電平從數(shù)十毫伏到數(shù)百毫伏不等開放以來，取決于所選的RTD。

3線RTD接口和構(gòu)建模塊

圖1顯示了一個3線RTD系統(tǒng)高質量。 AD7124-4/AD7124-8包括該系統(tǒng)所需的全部構(gòu)建模塊提供了有力支撐。為了全面優(yōu)化該系統(tǒng)，需要2個匹配的電流源前景。這兩個電流源用于抵消RTD的RL1和RL2產(chǎn)生的引線電阻誤差進一步意見。一個激勵電流流過精密基準電阻R_REF和RTD。另一個電流流過引線電阻RL2共享應用，所產(chǎn)生的電壓與RL1上的壓降相抵消生產能力。精密基準電阻上產(chǎn)生的電壓用作ADC的基準電壓REFIN1(±)標準。由于僅利用一個激勵電流來產(chǎn)生基準電壓和RTD上的電壓，因此堅持好，該電流源的精度即將展開、失配和失配漂移對ADC整體傳遞函數(shù)的影響極小。AD7124-4/AD7124-8允許用戶選擇激勵電流值活動上，從而調(diào)整系統(tǒng)以使用ADC的大部分輸入范圍有望，提高性能。

RTD的低電平輸出電壓需要放大導向作用，以便利用ADC的大部分輸入范圍。AD7124-4/AD7124-8的PGA可以設置1到128的增益應用的選擇，允許用戶在激勵電流值和增益與性能之間進行取舍十大行動。出于抗混疊和EMC目的，傳感器與ADC之間需要濾波背景下【C合措施；鶞孰妷壕彌_器支持無限的濾波器R、C元件值自然條件，這些元件不會影響測量精度設計標準。

系統(tǒng)還需要校準以消除增益和失調(diào)誤差。圖2顯示了此3線B級RTD在執(zhí)行內(nèi)部零電平和滿量程校準后的實測溫度誤差互動互補，總誤差遠小于±1°C發揮重要帶動作用。

將精密基準電壓放在RTD的配置非常適合采用單個RTD的系統(tǒng)。需要多個RTD時意料之外，精密基準電阻應放在低端文化價值，以便所有RTD傳感器共用該基準電阻。針對這種方案置之不顧，激勵電流的匹配和匹配漂移性能必須更好不斷完善。有兩種技術(shù)可用來降低激勵電流源失配引起的誤差：

1. 利用AD7124-4/AD7124-8的交叉多路復用器功能、精密基準電阻和ADC的內(nèi)部低漂移基準電壓源方便，測量這兩個電流基礎上。
2. 執(zhí)行系統(tǒng)斬波，這些電流交換到RTD的不同端應用領域，將兩個結(jié)果的平均值用于溫度的整體計算保持競爭優勢。

4線RTD接口和構(gòu)建模塊

4線RTD測量只需要一個激勵電流源。圖3顯示了一個4線RTD系統(tǒng)實現。像3線RTD系統(tǒng)一樣不容忽視，所用的基準輸入為REFIN1(±)，基準電壓緩沖器使能服務體系，以支持不受限制的抗混疊或EMC濾波說服力。流經(jīng)RTD的電流也會流過精密基準電阻R_REF搶抓機遇，其用于產(chǎn)生ADC的基準電壓。這種配置導致基準電壓與RTD上產(chǎn)生的電壓之間呈比例關(guān)系新體系。比率式配置確保激勵電流值的波動不會影響系統(tǒng)總體精度投入力度。圖4顯示了一個4線B級RTD在執(zhí)行內(nèi)部零電平和滿量程校準后的實測RTD溫度誤差。與3線配置類似不難發現，記錄到的總誤差遠小于±1°C貢獻法治。

ADC要求

溫度測量系統(tǒng)以低速測量為主(速度通常是每秒100次采樣)。因此發展需要，這種系統(tǒng)需要低帶寬ADC攻堅克難，但ADC必須有高分辨率。Σ-Δ型ADC適合此類應用顯示，因為利用Σ-Δ結(jié)構(gòu)能夠開發(fā)出低帶寬雙向互動、高分辨率ADC。

采用Σ-Δ型轉(zhuǎn)換器時設計能力，對模擬輸入連續(xù)采樣品牌，采樣頻率比目標頻段高很多。它還使用噪聲整形更為一致，將噪聲推到目標頻段之外等形式，進入轉(zhuǎn)換過程未使用的區(qū)域，從而進一步降低目標頻段內(nèi)的噪聲研究與應用。數(shù)字濾波器會衰減任何處在目標頻段之外的信號飛躍。

數(shù)字濾波器在采樣頻率和采樣頻率的倍數(shù)處有鏡像，因此的發生，需要一些外部抗混疊濾波器組成部分。然而，由于過采樣新的動力，簡單的一階RC濾波器即足以滿足大部分應用的要求的過程中。Σ-Δ架構(gòu)允許24位ADC實現(xiàn)達21.7位的峰峰值分辨率(21.7個穩(wěn)定或無閃爍位)。

濾波(50 Hz/60 Hz抑制)

除了如上所述的抑制噪聲以外廣泛關註，數(shù)字濾波器還用于提供50 Hz/60 Hz抑制促進進步。系統(tǒng)采用主電源供電時，會發(fā)生50 Hz或60 Hz干擾優勢領先。主電源會產(chǎn)生50 Hz及其倍數(shù)(歐洲)和60 Hz及其倍數(shù)(美國)的噪聲迎來新的篇章。低帶寬ADC主要使用sinc濾波器，可將其陷波頻率設置在50 Hz和/或60 Hz及其倍數(shù)處推動並實現，從而提供50 Hz/60 Hz及其倍數(shù)的抑制∨畈l展，F(xiàn)在越來越多地要求利用建立時間較短的濾波方法提供50 Hz/60 Hz抑制。在多通道系統(tǒng)中積極回應，ADC順次處理所有使能的通道重要性，在每個通道上產(chǎn)生轉(zhuǎn)換結(jié)果又進了一步。選擇一個通道后，便需要濾波器建立時間以產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)換結(jié)果多元化服務體系。若縮短建立時間規劃，則可提高給定時間內(nèi)轉(zhuǎn)換的通道數(shù)。AD7124-4/AD7124-8的后置濾波器或FIR濾波器可提供50 Hz/60 Hz同時抑制深度，并且其建立時間比sinc3或sinc4濾波器要短帶動擴大。圖5顯示了一個數(shù)字濾波器選項，此后置濾波器的建立時間為41.53 ms開拓創新，并且提供62 dB的50 Hz/60 Hz同時抑制持續發展。

其它ADC要求

功耗

系統(tǒng)的功耗取決于最終應用。一些工業(yè)應用中實事求是，例如工廠中的溫度監(jiān)控，包括傳感器落到實處、ADC和微控制器在內(nèi)的整個溫度系統(tǒng)都位于一塊采用4 mA至20 mA環(huán)路供電的獨立電路板上服務水平。因此，獨立電路板的電流預算值為4 mA技術創新。在便攜式設備中處理方法，例如用于分析礦山中存在哪些氣體的氣體分析儀，溫度測量必須與氣體分析一同進行持續向好。這些系統(tǒng)采用電池供電習慣，其設計目標是要使電池的使用壽命最長。這些應用中進展情況，低功耗至關(guān)重要的積極性，同時仍然要求高性能。在過程控制應用中至關重要，允許系統(tǒng)消耗更多的電流不久前。對于此類應用，設計要求可能是在一定時間內(nèi)處理更多的通道提升行動，同時仍要達到某一性能水平合規意識。AD7124-4/AD7124-8包含三種功耗模式，用戶可通過一個寄存器中的2位來選擇有效性。所選的功耗模式?jīng)Q定輸出數(shù)據(jù)速率的范圍以及片內(nèi)模擬模塊消耗的電流創新內容。因此，對于環(huán)路供電或電池供電系統(tǒng)廣泛關註，該器件可工作在中功耗或低功耗模式下善於監督。在過程控制系統(tǒng)中集成技術，該器件可工作在全功率模式下，通過消耗更多的電流來提高性能至關重要。

診斷

診斷在工業(yè)應用中日益重要發展空間。典型的診斷要求包括：

• 電源/基準電壓/模擬輸入監(jiān)控
• 開路檢測
• 轉(zhuǎn)換/校準檢查
• 信號鏈功能檢查
• 讀/寫監(jiān)控
• 寄存器內(nèi)容監(jiān)控

對于設計用于故障安全應用的系統(tǒng)，片內(nèi)診斷功能可節(jié)省客戶的設計時間有所應、外部元件足了準備、電路板空間和成本。AD7124-4/AD7124-8等器件便包括上述診斷特性著力提升。根據(jù)IEC 61508深刻內涵，使用該器件的典型溫度應用的失效模式影響和診斷分析(FMEDA)表明安全失效比例(SFF)大于90%。一般需要兩個傳統(tǒng)ADC才能達到這一水平融合。

結(jié)論

溫度測量系統(tǒng)對ADC和系統(tǒng)的要求非成钊腙U釋？量獭＿@些傳感器產(chǎn)生的模擬信號很弱完成的事情，必須用增益級予以放大物聯與互聯，同時增益級的噪聲必須非常低，確保其不會淹沒傳感器的信號改造層面。放大器之后需接一個高分辨率ADC供給，以將傳感器的低電平信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息。采用Σ-Δ架構(gòu)的ADC適合此類應用經驗分享，因為利用這種結(jié)構(gòu)能夠開發(fā)出高分辨率解決方案、高精度ADC。除了ADC和增益級之外有力扭轉，溫度測量系統(tǒng)還需要其它元件上高質量，如激勵電流和基準電壓緩沖器等。最后廣度和深度，最終應用決定系統(tǒng)可以消耗的電流預算深入交流。便攜式或環(huán)路供電系統(tǒng)必須使用低功耗器件，加上針對故障安全系統(tǒng)的冗余重要組成部分，每個器件的功耗裕量會進一步降低流程。輸入模塊等系統(tǒng)需要在更高吞吐速率下達到某一性能水平，導致通道密度增加勃勃生機。使用具有多種功耗模式的器件可以減輕用戶的負擔助力各業，因為一個ADC可以用于多種終端系統(tǒng)，從而縮短設計時間提供有力支撐。