電阻溫度檢測器（RTD）在許多工業應用中監測溫度。在分布式控制系統（DCS）或可編程邏輯控制器（PLC）中，一個數據采集模塊可以監控許多遠程RTD的溫度。在高性能應用中，當每個RTD都有自己的激勵電路和ADC時，將獲得最佳精度，但數據采集模塊將很大、價格昂貴且耗電。多路復用可實現更小、成本更低、功耗更低的模塊，但可能會損失一些精度。本文討論如何最大限度地減少多路復用系統中的錯誤。

電路結構

RTD 提供 2 線、3 線和 4 線配置，其中 2 線器件成本最低，4 線器件精度最高。3線RTD通常用于工業應用，可由兩個相同的電流源激勵，以抵消引線電阻。當與精密基準電阻一起使用時，電流源誤差不會影響測量精度。AD7792和AD7793等高性能ADC集成了激勵電流源，非常適合高精度RTD測量。

圖1顯示了兩個由片內電流源激勵的3線RTD。RTD通道由多路復用器選擇，例如ADG5433高壓、防閂鎖、三通道SPDT開關。

圖1.兩個3線RTD多路復用到一個AD7792/AD7793 ADC。

一次只能測量一個RTD。S1A、S1B 和 S1C 關閉以測量 RTD #1;S2A、S2B 和 S2C 關閉以測量 RTD #2。單個ADG5433可以切換兩個3線RTD;可以添加額外的多路復用器來處理兩個以上的傳感器。RL二十 表示RTD和測量系統之間的長導線引入的電阻，加上開關的導通電阻。

計算RTD電阻

在 S1A、S1B 和 S1C 閉合以測量 RTD #1 的情況下，RTD 的電阻可以計算如下：

因此，測量僅取決于R的值（和精度）裁判.但是，請記住，我們假設我輸出1 = 我輸出2和 RL1一 = RL1乙 = RL1C.事實上，這些電流和電阻的不匹配是測量誤差的主要來源。

不匹配電流源和導線電阻的影響

接下來，假設兩個電流源不匹配，使得輸出2= （1 + x） I輸出1.現在，請考慮以下事項：

請注意，失配會產生失調誤差和增益誤差。失調誤差與兩個引線電阻之間的失配有關，而增益誤差與兩個電流源之間的失配有關。如果不考慮這些失配，則基于從ADC讀取的數據計算的RTD電阻值將不正確。

以200 Ω RTD為例，表1顯示了不考慮失配時的采集值，給定R裁判= 1000 Ω，I輸出1= 1 mA，I輸出2 > 我輸出1按顯示的百分比，RL1一= 10 Ω，RL1C > RL1一通過顯示的阻力。

表 1.不考慮失配時的測量RTD值

最小化錯誤

數據顯示，小的失配會嚴重降低精度，應使用匹配良好的電流源和開關來提高性能。

傳遞函數是線性的，因此可以輕松校準電流源和電阻不匹配引起的初始誤差。不幸的是，不匹配隨溫度變化，因此難以補償。因此，使用溫度漂移低的器件非常重要。

與我輸出1≠ I輸出2，以及連接的電流源，如下所示：

假設我們交換 I輸出1和我輸出2，這樣我輸出1現在連接到V在–和我輸出2現在連接到 VIN+:

現在，如果我們將以原始方向連接的電流源進行轉換的結果與交換的電流源的第二次轉換的結果相加，則結果為

請注意，測量現在與電流源不匹配無關。唯一的缺點是速度損失，因為每個RTD計算需要兩次轉換。

AD7792和AD7793專為此應用而設計。如圖2所示，集成開關可通過寫入I/O寄存器，輕松地將電流源交換到輸出引腳。

圖2.AD7792/AD7793的功能模塊

結論

交換AD7792/AD7793內的激勵電流源可以提高多路復用RTD測量電路的精度。計算表明電流源和導線電阻之間不匹配的重要性。