当前位置:首页 > 模拟 > 模拟
[导读]这篇文章提供了对范例式集成比例型三线RTD测量系统的分析,以便了解误差的来源,包括励磁电流失配产生的影响。

这篇文章提供了对范例式集成比例型三线RTD测量系统的分析,以便了解误差的来源,包括励磁电流失配产生的影响。

集成式RTD测量电路

典型的集成式RTD测量解决方案包括励磁电流、增益级、模数转换器(ADC)和其它有用的功能,如开路传感器检测功能。与分立式系统相比,这些解决方案不仅可以大大简化设计,同时还能实现高准确度。

具有24位Δ-Σ型ADC是整合了好几种功能,以方便温度测量应用的设计,ADC现代集成式解决方案的一个例子是ADS1220。在这种集成式解决方案中,用来控制励磁电流的是电流输出数模转换器(DAC),也被称为集成式DAC(IDAC)。为使IDAC到电阻式温度检测器RTD电路的布线更容易,该解决方案还包括一个多路复用器。最后,用可编程增益放大器(PGA)来提高RTD系统的电压分辨率。图1展示了使用集成式ADC解决方案的简化电路原理图。

图1:集成式比例型三线RTD测量电路

RTD测量系统中误差的来源

不管解决方案是集成式的还是分立内置式的,三线比例型RTD测量电路中的误差源都相同。来自励磁电流大小的误差可以在比例测量中被消除。然而,由两种励磁电流的初始失配和温度漂移引起的误差却能产生增益误差。来自输入增益级、ADC和RREF公差的误差也可在最终测量结果中引起误差。这些误差会在最终测量结果里以偏移、增益或线性误差的形式出现。

表1列出了能影响RTD测量的ADC误差源。

表1:

由于到ADC的输入是电压,所以积分非线性(INL)误差、增益误差和IDAC失配误差必须被转换为输入相关电压。表2和表3诠释了一个范例式系统。该系统用来计算作为输入相关电压的误差。选择电路的值超出了这些规定的范围,这些在TI的参考设计TIPD120中得到了详细的说明。

表2:范例式Pt100技术规格

表3:TIPD120的比例型电路配置

使用表3中的范例式电路配置,现在可认为误差源与输入相关,并可将误差源与RTD电压最大值(0.39048V)相比较。

PGA会产生输入相关偏移电压误差 —— 该误差可直接用于总误差计算。

明确规定增益误差要用满量程范围的百分率(也称为%FSR)表示。可通过方程式(2)增益误差乘以RTD输入电压最大值来计算出输入相关电压误差。

明确规定INL要用ADC满量程范围的百万分率(ppm)表示。INL不是增益误差。因此,必须让它乘以ADC的满量程输入电压,而不是RTD电压最大值。用方程式(3)可计算出该配置中的满量程输入,用方程式(4)则可计算出输入相关INL误差。

明确规定IDAC失配要用%FSR表示。因此,可计算增益误差及产生的输入相关电压误差。这在下面的方程式(5)和方程式(6)中进行了展示。

来自RREF公差的误差

最后一个重要的误差源是RREF的公差,它会在ADC传递函数中产生增益误差。凭借用来计算IDAC失配增益误差的相同方法也可计算出RREF引起的增益误差。方程式(7)展示了最终结果。

假设RREF公差被明确规定为0.05%,那么按方程式(8)所示可计算出增益误差。用方程式(9)则可计算出输入相关误差。

 

在室温(TA = 25°C)下的总误差

表4列出了这个比例型三线RTD系统在环境温度(TA)为25°C时所有误差的汇总。使用输入相关误差电压的平方和根值(RSS)可计算出最大或然误差。IDAC失配在总或然误差中所占比例大约为95%。

用方程式(10)可计算出总误差。

 

 

表4:所有误差的汇总

方程式(11)和方程式(12)展示了如何把表4中的总电压误差转换为以欧姆为单位的误差,并最终转换为以摄氏度为单位的误差。借助Pt100 RTD的灵敏度α,按IEC-60751标准所规定的,能把以欧姆为单位的误差转换为以摄氏度为单位的温度误差。

漂移误差(TA = -40°C至85°C)

标准室温校准技术可用来从系统中消除增益和偏移误差,只留下线性误差。但除非进行了过温校准,否则温度漂移技术规格仍会造成误差。

表5展示了ADC的温度漂移技术规格。在工作温度范围内,IDAC电流的温度漂移是最大的误差源。可通过技术消除IDAC失配漂移。但是,偏移和增益误差漂移仍会存在,除非进行了过温校准。

表5:-40°C至85°C温度范围内所有温度漂移误差的汇总

总漂移误差主要是因IDAC失配漂移引起的;在-40°C至85°C的系统工作温度范围内,总漂移误差还会另外产生±0.306℃的温度误差。

总结

在这部分,我们基于ADC的技术规格和外部组件分析了范例式比例型三线RTD测量系统的误差。虽然比例型系统可从IDAC源的绝对值中消除误差,但IDAC之间的任何失配和失配漂移均能产生误差。在许多情况下,IDAC失配都是最大的误差源。此外,IDAC失配漂移还是过温误差的最大促成因素。

之后我们将讨论各种选项,以减少或消除由IDAC失配和失配漂移引起的误差,只留下来自ADC的增益误差、偏移电压和INL误差。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

9月2日消息,不造车的华为或将催生出更大的独角兽公司,随着阿维塔和赛力斯的入局,华为引望愈发显得引人瞩目。

关键字: 阿维塔 塞力斯 华为

加利福尼亚州圣克拉拉县2024年8月30日 /美通社/ -- 数字化转型技术解决方案公司Trianz今天宣布,该公司与Amazon Web Services (AWS)签订了...

关键字: AWS AN BSP 数字化

伦敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英国汽车技术公司SODA.Auto推出其旗舰产品SODA V,这是全球首款涵盖汽车工程师从创意到认证的所有需求的工具,可用于创建软件定义汽车。 SODA V工具的开发耗时1.5...

关键字: 汽车 人工智能 智能驱动 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越来越多用户希望企业业务能7×24不间断运行,同时企业却面临越来越多业务中断的风险,如企业系统复杂性的增加,频繁的功能更新和发布等。如何确保业务连续性,提升韧性,成...

关键字: 亚马逊 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,据媒体报道,腾讯和网易近期正在缩减他们对日本游戏市场的投资。

关键字: 腾讯 编码器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中国国际大数据产业博览会开幕式在贵阳举行,华为董事、质量流程IT总裁陶景文发表了演讲。

关键字: 华为 12nm EDA 半导体

8月28日消息,在2024中国国际大数据产业博览会上,华为常务董事、华为云CEO张平安发表演讲称,数字世界的话语权最终是由生态的繁荣决定的。

关键字: 华为 12nm 手机 卫星通信

要点: 有效应对环境变化,经营业绩稳中有升 落实提质增效举措,毛利润率延续升势 战略布局成效显著,战新业务引领增长 以科技创新为引领,提升企业核心竞争力 坚持高质量发展策略,塑强核心竞争优势...

关键字: 通信 BSP 电信运营商 数字经济

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央广播电视总台与中国电影电视技术学会联合牵头组建的NVI技术创新联盟在BIRTV2024超高清全产业链发展研讨会上宣布正式成立。 活动现场 NVI技术创新联...

关键字: VI 传输协议 音频 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日举办的2024年长三角生态绿色一体化发展示范区联合招商会上,软通动力信息技术(集团)股份有限公司(以下简称"软通动力")与长三角投资(上海)有限...

关键字: BSP 信息技术
关闭
关闭