具有0.5°C精度的隔离式4通道热电偶/RTD温度测量系统

Fluke 5700A校准仪提供分辨率为10 nV的高精度直流电压源，用于校准以及测试。图8中的电压误差位于0.2 μV理想范围内，相当于大约0.004°C。该结果是系统在25°C时校准后的短期精度，此时没有温度漂移效应。本电路的主要误差来源于冷结补偿测量。在本电路中，ADT7310用于冷结补偿，典型误差为−0.05°C，采用5 V电源时，在−40°C至+105°C温度范围内的最差情况误差为±0.8°C。若使用3 V电源，则器件在该温度范围内具有±0.4°C的最大误差。

RTD配置测试结果

对于Pt100 RTD，默认ADC的增益设置为G = 8，而对于Pt1000 RTD，默认增益设置为G = 1。ADC的基准电压等于4.02 kΩ参考电阻两端的电压。Pt100 RTD的温度系数大约为0.385 Ω/°C，且+850°C时电阻可高达400 Ω。若默认激励电流为400 μA，则最大RTD电压大约为160 mV。ADC基准电压为4.02 kΩ × 400 μA = 1.608 V。对于G = 8，最大RTD电压为160 mV × 8 = 1.28 V，该值大致为可用范围的80%。

对于Pt1000 RTD，+850°C时的最大电阻约为4000 Ω。默认激励电流为380 μA，从而最大RTD电压为1.52 V。ADC的基准电压为4.02 kΩ × 380 μA = 1.53 V。采用默认增益设置G = 1，则RTD最大电压便可利用几乎所有的可用范围。

RTD电阻R以ADC代码(Code)、分辨率(N)、参考电阻(RREF)和增益(G)表示的通用表达式如下所示：

精度

误差量取决于输入端的配置。完成输入配置后，可进行室温校准，进一步减少误差。

以实验方式显示漏电流效应。每通道均首先配置为四线式RTD。100 Ω固定电阻连接RTD位置上的通道1。0 Ω电阻连接另外3个通道的输入。

增益设为G = 1，激励电流为380 μA(Pt1000配置)。

收集数据，然后依次移除连接通道4、通道3和通道2的跳线，收集每种条件下的数据。结果如图9所示。

ADC代码从大约437,800变化到437,600，相应的测量值从104.9015 Ω变化到104.8627或0.0388 Ω。这表示测量误差大约为0.1°C;然而，通过在室温下采用固定输入配置进行校准，即可消除误差。

常见变化

AD779x属于低噪声、低功耗、16/24位Σ-Δ型ADC系列，更适合信号通道或低功耗应用。ADT7311是一款±0.5°C精度、16位数字SPI温度传感器，符合汽车应用规范。使用数字温度传感器(如ADT7320，精度为±0.25°C)，可以改进冷结补偿电路的精度。

集成DC-DC转换器的数字隔离器ADuM6401提供最高5 kV的RMS隔离。

电路评估与测试

本电路使用EVAL-CN0287-SDPZ电路板和SDP-B (EVAL-SDP-CB1Z)系统演示平台控制器板。这两片板具有120引脚的对接连接器，可以快速完成设置并评估电路性能。EVAL-CN0287-SDPZ板包含要评估的电路，如本笔记所述。SDP-B控制器板与CN0287评估软件一起使用，可从EVAL-CN0287-SDPZ电路板获取数据。

设备要求

需要以下设备：

· 带USB端口的Windows® XP(32位)、Windows Vista®或Windows® 7 PC

· EVAL-CN0287-SDPZ电路板

· EVAL-SDP-CB1Z SDP-B控制器板

· CN-0287 SDP评估软件

· EVAL-CFTL-6V-PWRZ直流电源或同等6 V/1 A台式电源

· RTD或热电偶传感器或传感器仿真器(评估软件支持下列RTD：Pt100、Pt1000;热电偶：K类、J类、T类、S类)

· 开始使用

将CN0287评估软件光盘放进PC的光盘驱动器，安装评估软件。打开我的电脑，找到包含评估软件的驱动器。

功能框图

电路框图见图1，完整的电路原理图见EVAL-CN0287-SDPZ-PADSSchematic.pdf文件。此文件位于CN0287设计支持包中：www.analog.com/CN0287-DesignSupport。图10显示测试设置的功能框图。

设置

将EVAL-CN0287-SDPZ电路板上的120引脚连接器连接到EVAL-SDP-CB1Z控制器板(SDP-B)上的CON A连接器。使用尼龙五金配件，通过120引脚连接器两端的孔牢牢固定这两片板。在断电情况下，将一个6 V电源连接到电路板上的+6 V和GND引脚。如果有6 V壁式电源适配器，可将其连接到板上的管式连接器J2，代替6 V电源。SDP-B板附带的USB电缆连接到PC上的USB端口。此时请勿将该USB电缆连接到SDP-B板上的微型USB连接器。

接通6 V电源，为评估板和SDP板上电，然后将Mini-USB电缆连接到SDP板上的Mini-USB端口。

测试

启动评估软件。一旦USB通信建立，就可以使用SDP-B板来发送、接收、捕捉来自EVAL-CN0287-SDPZ板的数据。

图11显示EVAL-CN0287-SDPZ评估板连接SDP板的照片。有关SDP-B板的信息，请参阅SDP-B用