精确的温度至比特转换器解决了温度传感器测量难题

二极管：重要的是什么?

为了产生具备已知比例的 PTAT 电压，需要两个高度匹配、成比例的电流源 (参见图 4)。LTC2983 依靠增量累加过采样架构准确地产生这一比率。连接到该 ADC 的二极管和引线含有未知的寄生二极管效应。LTC2983 提供 3 电流测量模式，消除了寄生引线电阻。不同二极管制造商规定了不同的二极管非理想系数。LTC2983 允许单独设定每个二极管的非理想系数。因为测量的是绝对电压，ADC 基准电压的值和漂移都是关键。LTC2983 包含在工厂中微调过最大值为 10ppm/ºC 的基准。

LTC2983 自动产生成比例的电流、测量所产生的二极管电压、利用所设定的非理想性数据计算温度并以 ºC 为单位输出结果。该器件还可以用作热电偶的冷接点传感器。如果二极管损坏、短路或插入不正确，那么如果用 LTC2983 测量冷接点温度，LTC2983 就会检测这种故障，并在转换结果输出字以及相应的热电偶测量结果中报告该故障。

图 4：二极管设计挑战

RTD：概述

RTD 是电阻值随温度变化而改变的电阻器。为了测量一个 RTD，将一个准确已知的低漂移检测电阻器串联连接至该 RTD。给该网络加上激励电流并进行比例式测量。RTD 的电阻值以欧姆为单位，可根据这一比率确定。然后通过查表，用这个电阻值确定传感器元件的温度。LTC2983 自动地产生激励电流，同时测量检测电阻器和 RTD 电压，计算传感器电阻，并以 ºC 为单位报告结果。RTD 可以在很宽的温度范围内测量温度，从低至 -200ºC 到高达 850ºC。LTC2983 可数字化大多数类型的 RTD (PT-10、PT-50、PT-100、PT-200、PT-500、PT-1000 和 NI-120)，针对很多标准内置了系数 (美国、欧洲、日本和 ITS-90 标准)，并面向定制 RTD 提供用户设定的表数据。

RTD：重要的是什么?

典型 PT100 RTD (参见图 5) 的电阻值在温度每变化 1/10ºC 时变化不到 0.04Ω，在 100µA 电流激励时对应 4µV 信号电平。低 ADC 偏移和噪声对于准确测量是至关重要。测量相对于检测电阻器而言是比例式的，不过在计算温度时，激励电流和基准电压的绝对值不那么重要。

图 5：RTD 设计挑战

以前，RTD 和检测电阻器之间的比例式测量是用单个 ADC 执行的。检测电阻器的压降用作测量 RTD 压降的 ADC 之基准输入。这种架构需要 10KΩ 或更大的检测电阻器，因此需要缓冲，以防止由 ADC 基准输入动态电流导致的压降。既然检测电阻器的值至关重要，那么缓冲器就必须是低偏移、低漂移和低噪声的。这种架构使电流源难以轮换，以消除寄生热电偶效应。增量累加 ADC 的基准输入更易于受到噪声而不是输入的影响，而且低基准电压值可能导致不稳定性。LTC2983 的多 ADC 架构解决了所有这些问题 (参见图 6)。LTC2983 运用了两个高度匹配、有缓冲和自动校准的 ADC，一个用于 RTD，另一个用于检测电阻器。这些 ADC 同时测量 RTD 和 RSENSE，计算 RTD 电阻，并依据这些数据查一个基于 ROM 的表，最终以 ºC 为单位输出 RTD 温度。

图 6：用 LTC2983 测量 RTD 温度

RTD 有很多种配置：2 线、3 线和 4 线。LTC2983 以可配置的单一硬件解决方案提供所有 3 种配置。该器件可在多个 RTD 之间共享单一检测电阻器。其高阻抗输入允许在 RTD 和 ADC 输入之间接入外部保护电路，而不会引入误差。该器件还可以自动轮换电流激励，以消除外部热误差 (寄生热电偶)。在检测电阻器的寄生引线电阻降低性能的情况下，LTC2983 允许用 Rsense 进行开尔文检测。

LTC2983 包括故障检测电路。该器件可以确定，检测电阻器或 RTD 是否损坏或短路。如果所测温度高于或低于 RTD 规定的最高或最低温度，LTC2983 就发出警告。当 RTD 用作热电偶的冷接点传感器时，3 个 ADC 同时测量热电偶、检测电阻器和