高精度的温度传感电路设计

一个电阻Rwire，那可能会导致一个测量误差。

(方程5) RRTD = (Rref+Rwire)*( V2-V1)/(V-V2)

另一方面，在4线电路中的RTD电阻可以按照方程6计算。因为测量系统具有很高的输入阻抗, 在测控系统中没有电流，因此分压电阻节点和测量系统间的电阻是串联方式，不会有影响。RTD的电阻(RRTD)可按方程6推导出来。

(方程6) RRTD = Rref*( V2-V1)/(V4-V3)

我们再来看一下方程5和方程6。测量的准确度主要取决于Rref的精确度。为了在电压激励中克服这个问题，RTD使用恒流源来代替电压源。当使用恒流源时，穿过RTD的电压降只取决于其电阻值和恒流源值。然而，使用恒流源励磁时测量的准确度取决于电流源的精确度。由于是进行精密的温度测量工作，DAC电流应该被TIA校准。图6显示了使用PSoC3和PSoC5器件实现的一个基于RTD的温度测量系统。这些器件有片上电流源，不需要额外增加模拟放大器电路。同时，这些设备有片上TIA可以用于为IDAC校准。

图6：基于电阻式温度检测器RTD的温度测量设计电路

下面我们总结一下进行精密温度测量电路设计的基本要点：

1．根据应用选择恰当的传感器。

2．CDS有助于进行准确的感测器的读数，避免偏移误差，消除低频噪声。

3．对于热电偶系统，可以用滤波器来清除噪声。

4．电流励磁系统可以通过消除电路中不准确的参考电阻来提高准确度。

5．如果使用电压激励，应该使用4线测量系统。

6．系统的整体精度取决于信号链的准确度和精率。因此，建议使用高精度高分辨率的Delta sigma 模拟数字转换器ADC。

7．为了适应环境的变化，而又能保证精度，建议使用基于混合信号的实现方式。

温度传感电路部分是许多工业系统或嵌入式设计的重要组成部分。我们已经讨论了在准确读取传感器值时所面临的各种各样的挑战，以及如何使用精确模拟技术来提高精度。这些是通用的技术，它同样适用于其他传感器接口电路。