【RTD】AD7793三线式铂电阻PT100/PT1000应用_ad7793 pt100

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1 AD7793简介

  AD7793是一款经典的RTD驱动芯片。该芯片最大的特点是高度集成化，集成了仪表放大器、恒流源、基准源、ADC等RTD测量所需的关键性器件。使用AD7793可以快速、精准地驱动PT100、PT1000等一类铂电阻，避免使用分立元器件搭建检测电路带来的误差和繁琐工作。AD7793同时还支持两线式、三线式、四线式RTD测量。

AD7793功能框图

  具体细分来说，AD7793具备的功能和特性包括：

• 集成低噪声仪器仪表放大器，支持软件配置增益
• 最多支持3路差分输入
• 可软件配置的2两路恒流源输出，支持三线式、四线式RTD
• 集成基准源，无需额外单独基准源，供电要求宽
• 24位 Σ-Δ ADC，精度满足甚至超出各类场合
• 数字spi接口与微控制器连接

  AD7793除了RTD应用外，还适用于各类测量场合：

• 热电偶测量
• 热敏电阻测量
• 仪器仪表检测
• 血液分析仪
• 液相、气相色谱仪

  AD7793优势很明显，唯一的缺点就是价格贵！而且，AD7793出来也有一定年限，可能面临停产；可以考虑使用ADI AD7124、美信MAX31865替代，使用方式上也是大同小异，参考AD7793使用方法即可。

2 AD7793 三线式铂电阻测量

  三线式铂电阻与AD7793连接图如下。

三线式铂电阻原理图

  简要分析：

• 使用恒流源【IOUT1】和【IOUT2】分别连接至RTD导线1和导线2
• 【IOUT1】和【IOUT2】匹配，如果导线长度、材料相同，则可以消除检测端【AIN1(+)】和【AIN1(-)】导线带来的误差
• 导线3用作导流
• 【Re】为低温漂、精密电阻，其产生的压差用作ADC参考源；该电阻的精度直接决定测量精度

2.1 阻值计算

  从AD7793数据手册，获得 AD值与电压值计算公式：

ADC为单极性工作模式：
$$Code=\frac{2^N\times AIN\times GAIN}{Vref}$$
ADC为双极性工作模式：
$$Code=2^{N–1}\times [\frac{AIN\times GAIN}{Vref}+1]$$

• Code，AD编码值
• N，ADC位数，AD7793为24
• AIN，待测量的电压值
• GAIN，增益大小，可以配置为1~128
• Vref，ADC参考源，【REFIN(+)】和【REFIN(-)】两端电压值

  对于单极性模式，上图中三线RTD测量计算结果为：

$$AIN=\frac{Code\times Vref}{2^N\times GAIN}$$

$$Vref=2\times I\times Ref$$

$$AIN=\frac{Code\times 2\times I\times Ref}{2^N\times GAIN}$$

$$AIN=Rpt\times I$$

$$Rpt=\frac{AIN}{I}=\frac{2\times Code\times Ref}{2^N\times GAIN}$$

  对于双极性模式，上图中三线RTD测量计算结果为：

$$Code=2^{N–1}\times [\frac{AIN\times GAIN}{Vref}+1]$$

$$Vref=2\times I\times Ref$$

$$AIN=\frac{(Code-2^{N-1})\times Verf}{2^{N-1}\times GAIN}$$

$$AIN=Rpt\times I$$

$$Rpt=\frac{AIN}{I}=\frac{2\times (\frac{Code}{2^{N-1}}-1)\times Ref}{GAIN}$$

Vref作为ADC参考源的好处：

1、节省一个独立参考源

2、与RTD共用恒流源，与RTD的压降成比例，即使恒流源有波动，也不会引入误差，设计非常巧妙

3 小结

  实现精准测量，AD7793电路设计和PCB布局上有一定的要求，这一块可以参考AD7793数据手册和ADI官网相关设计资料。

• 电源，必须使用线性电源；如果可以，将模拟电源和数字电源独立
• 地
• PCB布局
• Ref电阻，必须使用低温漂、高精度电阻