將LTC2983與18個(gè)2線RTD結(jié)合使用

我多次遇到要求使用大量溫度探頭的系統(tǒng)定義。當(dāng)然，在旁觀者的眼中，數(shù)字很大，但它仍然提出了一個(gè)問題，即有多少個(gè)傳感器可以連接到LTC2983，畢竟LTC2983擁有20個(gè)模擬輸入。好吧，讓我們看看...如果熱電偶是目標(biāo)傳感器，那么單個(gè)LTC2983所能做到的最佳方法是19個(gè)熱電偶和一個(gè)冷端補(bǔ)償傳感器（二極管）：每個(gè)熱電偶占用一個(gè)輸入通道，一個(gè)通道分配給二極管溫度傳感器。這種系統(tǒng)是對(duì)數(shù)據(jù)表中描述的示例的簡(jiǎn)單擴(kuò)展。

RTD怎么樣？單個(gè) LTC2983 可以處理這些傳感器中有多少個(gè)？如果目標(biāo)是最大化傳感器數(shù)量，那么引線最少的傳感器是感興趣的：2線RTD是最有可能的選擇。僅通過查看數(shù)據(jù)手冊(cè)中的示例，很明顯，可以連接到LTC2983的最多RTD為9個(gè)。實(shí)際上，人們可以做得更好。

事實(shí)證明，單個(gè) LTC2983 溫度測(cè)量器件可支持多達(dá) 18 個(gè) 2 線 RTD 探頭，如圖 1 所示。與數(shù)據(jù)表示例的區(qū)別在于相鄰的RTD共享一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這絕不會(huì)損害比率測(cè)量的原理。像往常一樣，每個(gè)RTD測(cè)量都包括同時(shí)感測(cè)R兩端產(chǎn)生的兩個(gè)電壓意義和RTD探頭RTDx由于電流IS.每個(gè)電壓均以差分方式檢測(cè)，并且考慮到 LTC2983 的高共模抑制比，每個(gè) RTD 處于不同的共模電壓這一事實(shí)不會(huì)對(duì)各個(gè)測(cè)量產(chǎn)生不利影響。

RTD探頭的選擇取決于系統(tǒng)精度和靈敏度要求。例如，考慮到使用2線探頭的事實(shí)，PT-1000在存在布線寄生電阻的情況下可能會(huì)更加堅(jiān)固。

一旦選擇了RTD，我S和 R意義應(yīng)選擇此選項(xiàng)，以使電阻器堆棧頂部的電壓 （CH1 輸入端的 V） 在系統(tǒng)的工作溫度范圍內(nèi)不超過 LTC2983 的輸入共模限值。此要求表示如下：

考慮圖1所示的系統(tǒng)，并假設(shè)以下約束：5V電源軌，所有RTD探頭均為PT-100，最高預(yù)期溫度測(cè)量值為150°C。 表 1 顯示了每個(gè) PT-100 探頭的通道分配字。請(qǐng)參考LTC2983產(chǎn)品手冊(cè)中的“通道分配存儲(chǔ)器圖”。請(qǐng)注意，在本例中，CH3 檢測(cè) RTD1 探頭，CH4 檢測(cè) RTD2，依此類推。

連接到CH2的檢測(cè)電阻配置如表2所示：

圖1.LTC2983 具有 18 個(gè) RTD 傳感器

RTD 堆棧建立時(shí)間

一旦激勵(lì)電流源使能，R和C鏈需要有限的時(shí)間才能建立，即建立時(shí)間TS.TS取決于單個(gè) R 的數(shù)量和值S（R意義和 RTD）和 Cs（每個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)上的電容）。T 上的上限S可以通過將總 RC 歸一估算，但這會(huì)產(chǎn)生過于悲觀的結(jié)果。另一種獲得 T 的方法S就是簡(jiǎn)單地仿真一個(gè)電路，如圖2所示：

圖2.RTD堆棧的延遲塊模型

仿真結(jié)果如圖3所示。這里所有的C都被選為100nF，R。意義為 1k。每條線代表 TS在最終值的 0.1% 以內(nèi)，作為堆棧中多個(gè) RTD 的函數(shù)。對(duì)于每個(gè)圖形，所有 RTD 都屬于同一類型。

圖3.模擬RTD堆棧的建立時(shí)間

默認(rèn)情況下，LTC2983 插入一個(gè)延遲時(shí)間 T延遲= 從使能激勵(lì)源到ADC轉(zhuǎn)換開始之間為1ms。但是，這對(duì)于RTD堆棧中超過兩個(gè)PT-100探頭來說是不夠的，請(qǐng)參見圖3。

The T延遲可以通過在 MUX 配置寄存器中設(shè)置值來增加，0x0FF。默認(rèn)情況下，寄存器被清除。添加到寄存器值的每個(gè)lsb表示在默認(rèn)T上增加100μs延遲.有關(guān)多路復(fù)用延遲的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)手冊(cè)中的“補(bǔ)充信息”部分。例如，將0x10寫入0x0FF會(huì)導(dǎo)致：

請(qǐng)注意，在C = 100nF的情況下，可編程延遲的最大值為26.5ms，足以建立最多六個(gè)PT-1000器件。參見圖 3 和圖 4。

The T延遲在每個(gè)單獨(dú)的 ADC 周期之前插入。每個(gè)RTD測(cè)量由兩個(gè)ADC周期組成。因此，RTD堆棧的總轉(zhuǎn)換時(shí)間約為：

其中 T延遲可由用戶編程，T轉(zhuǎn)換在數(shù)據(jù)手冊(cè)的“完整系統(tǒng)電氣特性”表中給出，通常為164ms，包括默認(rèn)的多路復(fù)用延遲，N是要測(cè)量的RTD數(shù)量。T總總結(jié)如圖 4 所示：

圖4.RTD堆棧的總轉(zhuǎn)換時(shí)間

結(jié)論

LTC2983 可連接多達(dá) 18 個(gè) 2 線 RTD 探頭，但一定要考慮到 RC 系統(tǒng)產(chǎn)生的建立延遲 — 所使用的 RTD 探頭的數(shù)量和類型可能會(huì)加劇這一問題。延遲問題可以使用此處提供的模型和仿真來檢查。

審核編輯：郭婷