文章目录
- 1 AD7793简介
- 2 AD7793 三线式铂电阻测量
-
- 3 小结
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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:
C
o
d
e
=
2
N
×
A
I
N
×
G
A
I
N
V
r
e
f
Code = \frac { 2^N \times AIN \times GAIN} {Vref}
Code=Vref2N×AIN×GAIN
ADC为双极性工作模式:
C
o
d
e
=
2
N
–
1
×
[
A
I
N
×
G
A
I
N
V
r
e
f
+
1
]
Code = 2^{N – 1} \times [\frac {AIN \times GAIN} {Vref} +1]
Code=2N–1×[VrefAIN×GAIN+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:
A
I
N
=
C
o
d
e
×
V
r
e
f
2
N
×
G
A
I
N
AIN = \frac {Code \times Vref}{2^N \times GAIN}
AIN=2N×GAINCode×Vref
V
r
e
f
=
2
×
I
×
R
e
f
Vref = 2 \times I \times Ref
Vref=2×I×Ref
A
I
N
=
C
o
d
e
×
2
×
I
×
R
e
f
2
N
×
G
A
I
N
AIN = \frac {Code \times 2 \times I \times Ref} {2^N \times GAIN}
AIN=2N×GAINCode×2×I×Ref
A
I
N
=
R
p
t
×
I
AIN = Rpt \times I
AIN=Rpt×I
R
p
t
=
A
I
N
I
=
2
×
C
o
d
e
×
R
e
f
2
N
×
G
A
I
N
Rpt = \frac {AIN} {I} = \frac{2 \times Code \times Ref} {2^N \times GAIN}
Rpt=IAIN=2N×GAIN2×Code×Ref
对于双极性模式,上图中三线RTD测量计算结果为:
C
o
d
e
=
2
N
–
1
×
[
A
I
N
×
G
A
I
N
V
r
e
f
+
1
]
Code = 2^{N – 1} \times [\frac{AIN \times GAIN} {Vref} + 1]
Code=2N–1×[VrefAIN×GAIN+1]
V
r
e
f
=
2
×
I
×
R
e
f
Vref = 2 \times I \times Ref
Vref=2×I×Ref
A
I
N
=
(
C
o
d
e
−
2
N
−
1
)
×
V
e
r
f
2
N
−
1
×
G
A
I
N
AIN = \frac {(Code-2^{N-1}) \times Verf} {2^{N-1} \times GAIN}
AIN=2N−1×GAIN(Code−2N−1)×Verf
A
I
N
=
R
p
t
×
I
AIN = Rpt \times I
AIN=Rpt×I
R
p
t
=
A
I
N
I
=
2
×
(
C
o
d
e
2
N
−
1
−
1
)
×
R
e
f
G
A
I
N
Rpt =\frac {AIN} {I} = \frac {2 \times (\frac {Code} {2^{N-1}} -1) \times Ref} {GAIN}
Rpt=IAIN=GAIN2×(2N−1Code−1)×Ref
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
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