引言

單個 LTC2983 溫度測量器件能支持多達(dá) 18 個兩線式 RTD 探頭 (如圖 1 所示)。每個 RTD 測量包含同時檢測由于電流 IS 而在 RSENSE 和 RTD 探頭 RTDx 兩端所產(chǎn)生的兩個電壓。對每個電壓進(jìn)行差分檢測，而且鑒于 LTC2983 擁有高共模抑制比，因此堆棧中 RTD 的數(shù)量并不會對個別測量產(chǎn)生不利影響。

圖 1：LTC2983 可支持 18 個 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)的整個工作溫度范圍內(nèi)不超過 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)期溫度測量在 150°C。表 1 列出了用于每個 PT-100 探頭的通道分配字。請查考 LTC2983 產(chǎn)品手冊中的 “Channel Assignment Memory Map” (通道分配存儲器配置)。請注意，在該例中 CH3 檢測 RTD1 探頭，CH4 檢測 RTD2 … 等等。

表 1：CH2 至 CH20 RTD 通道分配字

連接至 CH2 的檢測電阻器按表 2 所示進(jìn)行配置。

表 2：檢測電阻器通道配置字

RTD 堆棧穩(wěn)定時間

一旦激勵電流源啟用，則 R 和 C 鏈路需要一段有限的時間以實現(xiàn)穩(wěn)定。這就是穩(wěn)定時間 tS。tS 取決于每個輸入節(jié)點上個別電阻器 (RSENSE 和 RTD) 和電容器的數(shù)量和數(shù)值。tS 的上限可通過總 RC 的集總來估測，但是這樣做會得出過于悲觀的結(jié)果。另一種獲得 tS 的方法是簡單地仿真一個電路，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 RTD 兩端電壓之終值的 0.1% 以內(nèi)所需的穩(wěn)定時間 tS。對于每幅曲線圖，所有的 RTD 均為同一類型。

圖 3：RTD 堆棧的仿真穩(wěn)定時間

按照默認(rèn)設(shè)置，LTC2983 在激勵電流源的啟用和 ADC 轉(zhuǎn)換的起始點之間插入一個延遲時間 tDELAY = 1ms。然而，當(dāng) RTD 堆棧中的 PT-100 探頭數(shù)量多于 2 個時，這個延遲時間就不夠了 (見圖 3)。

tDELAY 可通過設(shè)定 MUX 配置寄存器 0x0FF 中的值來增加。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 LSB 代表默認(rèn) tDELAY 增加 100μs。請參閱 LTC2983 產(chǎn)品手冊中的“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，這對于最多 6 個 PT-1000 器件的穩(wěn)定來說是足夠了 (假設(shè) C = 100nF)。見圖 3 和圖 4。

圖 4：RTD 堆棧的總轉(zhuǎn)換時間

tDELAY 在每個個別 ADC 周期之前插入。每個 RTD 測量包括兩個 ADC 周期。于是，RTD 堆棧的總轉(zhuǎn)換時間大約為：

式中的 tDELAY 可由用戶設(shè)置，tCONV 在產(chǎn)品手冊的“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)。這個問題可能會因為所用 RTD 探頭的數(shù)量和類型而加劇。延遲問題可以運(yùn)用本文提出的模型和仿真進(jìn)行考察。