作者 / Tom Domanski ADI公司
单个LTC2983温度测量器件能支持多达18个两线式RTD探头(如图1所示)。每个RTD测量包含同时检测由于电流IS而在RSENSE和RTD探头RTDx两端所产生的两个电压。对每个电压进行差分检测,而且鉴于LTC2983拥有高共模抑制比,因此堆栈中RTD的数量并不会对个别测量产生不利影响。
RTD探头的选择取决于系统准确度和灵敏度要求 。例如 , 假设使用的是两线式探头 , 则可以证明在存在配线寄生电阻的情况下PT-1000更加坚固。
一旦选定了RTD , 则应选择合适的IS和RSENSE以使电阻器堆栈顶端的电压(CH1输入端上的V)在系统的整个工作温度范围内不超过LTC2983的输入共模限值。该要求表达为:
考虑图1所示的系统并假设下面限制条件:5V电源轨、所有的RTD探头均为PT-100和最大预期温度测量在150℃。表1列出了用于每个PT100探头的通道分配字。其中,在该例中CH3检测RTD1探头,CH4检测RTD2…等。连接至CH2的电阻器按表2所示进行配置。
表1 CH2至CH20RTD通道分配字
表2 检测电阻器通道配置字
1 RTD堆栈稳定时间一旦激励电流源启用,则R和C链路需要一段有限的时间以实现稳定。这就是稳定时间tS。tS取决于每个输入节点上个别电阻器(RSENSE和RTD)和电容器的数量和数值。tS的上限可通过总RC的集总来估测,但是这样做会得出过于悲观的结果。另一种获得tS的方法是简单地仿真一个
电路,如图2所示。
仿真的结果如图3。这里,所有的电容器均选为100 nF,而RSENSE为1 kΩ。每根线代表稳定至堆栈中最后一个RTD两端电压之终值的0.1%以内所需的稳定时间tS。对于每幅曲线图,所有的RTD均为同一类型。按照默认设置,LTC2983在激励电流源的启用和ADC转换的起始点之间插入一个延迟时间tDELAY=1 ms。然而,当RTD堆栈中的PT-100探头数量
多于2个时,这个延迟时间就不够了(见图3)。
tDELAY可通过设定MUX配置寄存器0x0FF中的值来增加。按照默认设置,该寄存器是清零的。寄存器值每增加一个LSB代表默认tDELAY增加100μs。例如,把0x10写入0x0FF寄存器产生的结果是:
需注意的是,该可编程延迟的最大值为26.5 ms,这对于最多6个PT1000器件的稳定来说是足够了(假设C=100 nF)。如图3和图4所示。
tDELAY在每个个别ADC周期之前插入。每个RTD测量包括两个ADC周期。于是,RTD堆栈的总转换时间大约为:
式中的tDELAY可由用户设置,tCONV在产品手册的“CompleteSystemElectr icalCharacteristics”(完整的系统电特性)表中给出,其通常为164 ms(包括默认的MUX延迟),N是将要测量的RTD数量。tTOTAL如图4所示。
2 结论
LTC2983能够连接至最多18个两线式RTD探头,但是一定要把由RC系统引起的稳定延迟考虑在内。这个问题可能会因为所用RTD探头的数量和类型而加剧。延迟问题可以运用本文提出的模型和仿真进行考察。