引言

單個(gè) LTC2983 溫度測(cè)量器件能支持多達(dá) 18 個(gè)兩線式 RTD 探頭 (如圖 1 所示)。每個(gè) RTD 測(cè)量包含同時(shí)檢測(cè)由于電流 IS 而在 RSENSE 和 RTD 探頭 RTDx 兩端所產(chǎn)生的兩個(gè)電壓。對(duì)每個(gè)電壓進(jìn)行差分檢測(cè)，而且鑒于 LTC2983 擁有高共模抑制比，因此堆棧中 RTD 的數(shù)量并不會(huì)對(duì)個(gè)別測(cè)量產(chǎn)生不利影響。

圖 1：LTC2983 可支持 18 個(gè) RTD 傳感器

RTD 探頭的選擇取決于系統(tǒng)準(zhǔn)確度和靈敏度要求。例如，假設(shè)使用的是兩線式探頭，則可以證明在存在配線寄生電阻的情況下 PT-1000 更加堅(jiān)固。

一旦選定了 RTD，則應(yīng)選擇合適的 IS 和 RSENSE 以使電阻器堆棧頂端的電壓 (CH1 輸入端上的 V) 在系統(tǒng)的整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)不超過(guò) LTC2983 的輸入共模限值。該要求表達(dá)為：

考慮圖 1 所示的系統(tǒng)并假設(shè)下面限制條件：5V 電源軌、所有的 RTD 探頭均為 PT-100、和最大預(yù)期溫度測(cè)量在 150°C。表 1 列出了用于每個(gè) PT-100 探頭的通道分配字。請(qǐng)查考 LTC2983 產(chǎn)品手冊(cè)中的 “Channel Assignment Memory Map” (通道分配存儲(chǔ)器配置)。請(qǐng)注意，在該例中 CH3 檢測(cè) RTD1 探頭，CH4 檢測(cè) RTD2 … 等等。

表 1：CH2 至 CH20 RTD 通道分配字

連接至 CH2 的檢測(cè)電阻器按表 2 所示進(jìn)行配置。

表 2：檢測(cè)電阻器通道配置字

RTD 堆棧穩(wěn)定時(shí)間

一旦激勵(lì)電流源啟用，則 R 和 C 鏈路需要一段有限的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。這就是穩(wěn)定時(shí)間 tS。tS 取決于每個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)上個(gè)別電阻器 (RSENSE 和 RTD) 和電容器的數(shù)量和數(shù)值。tS 的上限可通過(guò)總 RC 的集總來(lái)估測(cè)，但是這樣做會(huì)得出過(guò)于悲觀的結(jié)果。另一種獲得 tS 的方法是簡(jiǎn)單地仿真一個(gè)電路，如圖 2 所示：

圖 2：RTD 堆棧的延遲線模型

仿真的結(jié)果示于圖 3。這里，所有的電容器均選為 100nF，而 RSENSE 為 1k。每根線代表穩(wěn)定至堆棧中最后一個(gè) RTD 兩端電壓之終值的 0.1% 以內(nèi)所需的穩(wěn)定時(shí)間 tS。對(duì)于每幅曲線圖，所有的 RTD 均為同一類(lèi)型。

圖 3：RTD 堆棧的仿真穩(wěn)定時(shí)間

按照默認(rèn)設(shè)置，LTC2983 在激勵(lì)電流源的啟用和 ADC 轉(zhuǎn)換的起始點(diǎn)之間插入一個(gè)延遲時(shí)間 tDELAY = 1ms。然而，當(dāng) RTD 堆棧中的 PT-100 探頭數(shù)量多于 2 個(gè)時(shí)，這個(gè)延遲時(shí)間就不夠了 (見(jiàn)圖 3)。

tDELAY 可通過(guò)設(shè)定 MUX 配置寄存器 0x0FF 中的值來(lái)增加。按照默認(rèn)設(shè)置，該寄存器是清零的。寄存器值每增加一個(gè) LSB 代表默認(rèn) tDELAY 增加 100μs。請(qǐng)參閱 LTC2983 產(chǎn)品手冊(cè)中的“Supplement Information” (補(bǔ)充信息) 部分以了解有關(guān) MUX 延遲的更多細(xì)節(jié)。例如，把 0x10 寫(xiě)入 0x0FF 寄存器產(chǎn)生的結(jié)果是：

需注意的是，該可編程延遲的最大值為 26.5ms，這對(duì)于最多 6 個(gè) PT-1000 器件的穩(wěn)定來(lái)說(shuō)是足夠了 (假設(shè) C = 100nF)。見(jiàn)圖 3 和圖 4。

圖 4：RTD 堆棧的總轉(zhuǎn)換時(shí)間

tDELAY 在每個(gè)個(gè)別 ADC 周期之前插入。每個(gè) RTD 測(cè)量包括兩個(gè) ADC 周期。于是，RTD 堆棧的總轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為：

式中的 tDELAY 可由用戶設(shè)置，tCONV 在產(chǎn)品手冊(cè)的“Complete System Electrical Characteristics” (完整的系統(tǒng)電特性) 表中給出，其通常為 164ms (包括默認(rèn)的 MUX 延遲)，N 是將要測(cè)量的 RTD 數(shù)量。tTOTAL 概括于圖 4。

結(jié)論

LTC2983 能夠連接至最多 18 個(gè)兩線式 RTD 探頭，但是一定要把由 RC 系統(tǒng)引起的穩(wěn)定延遲考慮在內(nèi)。這個(gè)問(wèn)題可能會(huì)因?yàn)樗��?RTD 探頭的數(shù)量和類(lèi)型而加劇。延遲問(wèn)題可以運(yùn)用本文提出的模型和仿真進(jìn)行考察。