Pt电阻温度传感器批量测试系统的信号调理模块的设计

ΔR= R0（AΔt+BΔt2） （2）

　　要想使被测的Pt电阻的测量精度达到0.1℃ ，取Δt=0.1℃带入上式，可求得ΔR=0.0391W。即本系统所测的Pt电阻的阻值精度应为0.0391。故可算出系统的最大相对误差γ总为3.91×10-4

　　整个系统的误差包括：恒流源的误差γ1，引线电阻Rn1、Rn2、Rn3和Rn4产生的误差γ2，电子开关Ka、Kb导通电阻产生的误差γ3和放大电路的误差γ4。

1、恒流源的误差γ1

　　恒流源的误差γ1来源有TL431的误差γ11、TLC2652的误差γ12及图2中电阻R6的误差γ13。假设系统工作环境的温度变化ΔT=10℃， TL431的电压的温漂为20ppm/℃可以计算出：

γ11= 20×10-6×10=2×10-4

　　由TLC2652的输入偏置电流为60pA（最大值）、输入失调电流为60pA（最大值），可以计算出：

γ12=（60×10-12+60×10-12）/（0.5×10-3）=2.4×10-7

　　恒流源电路中的电阻R6为精密电阻，其温漂为2ppm/℃，可以计算出：

γ13=2×10-6×10=2×10-5

　　则：γ1= ≈2×10-4

　　2、引线电阻产生的误差γ2

　　在本设计中，对Pt温度传感器进行测试时采用的四线制接线方式可消除因连线过长而引起的误差。如图1中所示的Ptn的等效形式，其中Rn1、Rn2、Rn3和Rn4为引线电阻和接触电阻，且阻值相同。Rn1、Rn2是电压检测回路的引线电阻，Rn3、Rn4是恒流源回路的引线电阻。这种电路在测量电压时，由Rn1和Rn2的电压降引起的测量误差，远远小于Pt电阻温度传感器两端的电压的值，可忽略不计。Rn3和Rn4因为是和恒流源串联连接，故也可忽略。因此γ2≈0。

　　3、电子开关导通电阻产生的误差

　　本系统的电子开关采用了八选一的CMOS模拟开关CD4051，其导通时的电阻约为几百欧，但我们可以把Ka导通电阻看作恒流源电路中的运放的差模输入阻抗的一部分。Kb的导通电阻可以看作放大电路中的运放的输入阻抗的一部份，所以γ3≈0

　　4、放大电路的误差

　　根据TLC2652特性可知，其输入失调电压为0.5μV～1μV；失调电压漂移为0.003μV/ oC；假设系统工作环境的温度变化ΔT=10℃ ，可以计算出放大电路的误差γ4：

γ4=1×10-6+0.003×10-6×20≈0.5×10-6

　　所以信号调理模块的最大测量误差γ为：

γ= （3）

　　由于γ<γ总，所以此信号调理模块的测量精度满足要求。

　　六、结论

　　本文介绍的Pt电阻温度传感器的测试原理及方法具有通道容量大、测量速度快、使用方便、稳定可靠、通用性强等优点，并且在温度传感器测试领域中有着极为广阔的应用前景，不但能解决Pt电阻温度传感器生产与检测过程中的实际问题，还可实现对Pt温度传感器的参数进行高速、高精度、批量的测量。

　　参考文献：

　　[1] 樊尚春.传感器技术及应用[M]. 北京航空航天大学出版社，2004.

　　[2] 张斌. 基于TLC2652的高精度放大器[J]. 电子产品世界. 2003，（13）.

　　[3] 杨栓科. 模拟电子技术基础[M]．高等教育出版社，2003.

　　[4] 苏文平．新型电子电路应用实例精选[M]．北京航空航天大学出版社，2000：1-251