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如何實現具有RTD級精度且無需校準快速溫度傳感器設計

發布時間:2020-04-08 來源:Dan Mar 責任編輯:wenwei

【導讀】為了達到最高精確度的溫度測量,系統設計者通常只有一種選擇:鉑電阻溫度探測器(RTDs),例如PT100 或 PT1000。高度線性和可互換的RTD可用于各種精度等級(DIN)標準,如國際電工委員會(IEC)和德國標準化研究所定義的在0°C時誤差低至±0.03°C。 但是,使用RTD實現這種精確度并不容易。 
 
為了獲得RTD的最高精度,通常需要花費數小時到數天來仔細選擇和模擬RTD周圍昂貴的精密元件。設計者必須在電路板布局上花很大功夫才能避免影響測量的電阻匹配不當現象發生。  
 
盡管設計人員做了一絲不茍的努力,但采集電路很容易增加0.5°C 至1.0°C 的測量誤差,從而使RTD本身的固有精度相形見絀。為了達到接近RTD所能提供的精度,唯一的選擇是在生產中耗時耗成本地校準每個單元。
 
為了解決使用RTD時的設計挑戰,TI最近推出了TMP117系列數字溫度傳感器,其精度可與Class-AA RTD相媲美,同時大大簡化了設計工作。如圖1所示,TMP117在-55oC至150oC的整個工作范圍內提供+/- 0.1oC的精度,從-20oC到50oC,精度為0.3oC,無需在制造過程中進行校準。
 
如何實現具有RTD級精度且無需校準快速溫度傳感器設計
圖1:IEC 60751 RTD與TMP117的精度等級相比
 
注意:RTD線表示每個IEC 60751精度等級的誤差,不包括影響最終系統級精度的測量誤差或校準。
 
從設計角度來看,使用RTD設計與IC溫度傳感器之間的對比不會更加明顯(見圖2)。 
 
如何實現具有RTD級精度且無需校準快速溫度傳感器設計
 
對比
 
如何實現具有RTD級精度且無需校準快速溫度傳感器設計
圖2:典型RTD與TMP117的電路比較
 
通過將傳感器和模數轉換器(ADC) 結合在單一芯片上,像TMP117這類的數字溫度傳感器能夠簡化在RTD設計中大多數困難且耗時的工序,并能通過I2C界面提供直觀的溫度讀數。表1顯示了兩種技術之間所需設計工作的詳細比較。   
 
如何實現具有RTD級精度且無需校準快速溫度傳感器設計
如何實現具有RTD級精度且無需校準快速溫度傳感器設計
表1:比較RTD和TMP117之間典型的設計考慮因素 
 
對于需要最高精度的應用的鉑RTD替代方案,請查看TMP117。它的集成提供了前所未有的簡單性,同時還簡化了生產過程,降低了生產成本。
 
其他資源
 
● 有關此主題的更多信息,請參見應用筆記“使用數字溫度傳感器的高精度傳感和補償系統中的RTD替換”。
● 查看德州儀器的所有溫度傳感器集成電路(IC)。
 
 
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