采用低功耗、精密、24位Σ-Δ型ADC的全集成式4线RTD测量系统

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评估和设计支持


电路评估板

AD7124-4评估板(EVAL-AD7124-4SDZ)或AD7124-8评估板


(EVAL-AD7124-8SDZ)


系统演示平台(EVAL-SDP-CB1Z)


设计和集成文件


原理图、布局文件、物料清单


电路功能与优势


图1所示电路是一个集成的4线式电阻温度检测器(RTD)系统，基于AD7124-4/AD7124-8低功耗、低噪声、24位Σ-Δ型ADC，针对高精度测量应用而优化。采用两点校准和线性化，在−50°C至+200°C的温度范围内，4线系统的整体精度优于±1°C。在全功率模式、选择sinc4滤波器、输出数据速率为50 SPS的条件下，系统的典型无噪声码分辨率为17.9位；在低功耗模式、选择后置滤波器、输出数据速率为25 SPS的条件下，系统的典型无噪声码分辨率为17.3位。
AD7124-4可配置为4个差分或7个伪差分输入通道，而AD7124-8可配置为8个差分或15个伪差分输入通道。片内可编程增益 阵列(PGA)确保ADC中可直接输入小信号。
AD7124-4/AD7124-8提供最高的信号链集成度，其中包括可编程低漂移激励电流源。片内集成了RTD测量系统需要的大部分构建模块，因而能够大大简化RTD系统设计。




AD7124-4/AD7124-8允许用户灵活地使用三种集成功耗模式中的一种，电流消耗、输出数据速率范围和均方根噪声与所选的功耗模式相对应。低功耗模式下，AD7124-4/AD7124-8的功耗仅255 μA，全功率模式下为930 μA。这些功耗选项使得该器件既适合功耗不重要的应用，如输入/输出模块，也适合低功耗应用，如环路供电智能变送器(整个变送器的功耗必须低于4 mA)。


该器件还具有关断选项。在关断模式下，整个ADC及其辅助功能均关断，器件的典型功耗降至1 μA。AD7124-4/AD7124-8还集成了丰富的诊断功能，作为全面特性组合的一部分。

电路描述


RTD温度测量简介


RTD是工业应用中温度测量常用的传感器。RTD由纯金属(如铂、镍或铜)制成，其电阻随温度的变化是可预测的。最常用的RTD是铂Pt100和Pt1000。与其它类型的温度传感器相比，RTD具有高精度和良好的稳定性。长导线的电阻所引起的误差可利用4线连接来消除。


为了精确测定电阻，须利用一个恒定电流源在RTD上产生一个电压。AD7124-4/AD7124-8提供两个这样的激励电流源，可通过寄存器编程将其设置为50 μA到1 mA的值。将测量值折合为精密参考电阻两端的电压(由同一个电流驱动)，即可轻易消除电流源中的误差，实现比例测量。


图1所示电路使用Pt100 RTD B类传感器。Pt100 RTD的温度测量范围是−200°C至+600°C。B类RTD在0°C时的电阻典型值为100 Ω，典型温度系数约为0.385 Ω/°C(参见图2)。利用此信息，根据所选的电流源很容易计算出Pt100 RTD两端产生的电压。

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