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简介
许多体系规划人员运用Σ-Δ型ADC和RTD（电阻式温度检测器）进行温度丈量，但完成ADC数据手册中规则的高功能时有困难。例如，一些规划人员或许只能从16位至18位ADC取得12至13个无噪声位。本文介绍的前端技能可以使规划人员在其体系规划中取得16个以上的无噪声位。
在比率式丈量中运用RTD有必定优势，因为它能消除鼓励电流源的精度和漂移等差错源。下面是4线RTD比率式丈量的典型电路。4线式装备的优势是可消除由引脚电阻发生的差错。
咱们可以从上述电路推导出下面两个公式：
当ADC作业在双极性差分形式时，核算RTD电阻(RRTD)的通用表达式如下所示：
其间：
CodeRTD为ADC码。
CodeADC_Fullscale为ADC满量程代码。
RTD的丈量电阻值理论上仅与基准电阻的精度和漂移相关。 一般，RREF为准确的低漂移电阻，精度为0.1%。
当工程师运用此类电路规划产品时，他们会在模仿输入和外部基准电压源引脚前添加一些电阻和电容，以取得低通滤波和如图2所示的过电压维护。在本文中，咱们将展现挑选适宜的电阻和电容以取得更好的噪声功能时应该考虑的要素。
从图2中可以看出，R1、R2、C1、C2和C3用作为差分和共模电 压信号供给衰减的一阶低通RC滤波器。R1和R2的值应相同， C1和C2的值也挑选相同的值。相同，R3、R4、C4、C5和C6用 作参阅途径的低通滤波器。
共模低通RC 滤波器
图3所示为共模低通滤波器等效电路。
因为a点的共模电压等于b点的电压，所以没有电流流过C3。 因而，共模截止频率可表示为：
差分形式低通RC 滤波器
为了更好地舆解差分信号的低通RC滤波器截止频率，可将图 4中的C3电容视作图5中的两个独立电容：Ca和Cb。
图5中，差分形式截止频率为：
一般，C3的值是Ccm的值的10倍。这是为了下降C1和C2不一致 发生的影响。例如，如图6所示，ADI电路笔记CN-0381中使 用模仿前端规划时，差分信号的截止频率约为800 Hz，共模 信号的截止频率约为16 kHz。
电阻和电容考虑
除了作为低通滤波器的一部格外，R1和R2还可供给过电压保 护。假如图6中的 AD7124-4 AIN引脚前运用的是3 kΩ电阻，则最高可维护30 V接线过错。不主张在AIN引脚前运用更大的电阻，原因有二。榜首，它们将发生更大的热噪声。第二，AIN引脚具有输入电流，电流将流经这些电阻并引进差错。这些输入电流的巨细不是稳定值，不匹配的输入电流将发生噪声，而且噪声将随电阻值增大而增大。
电阻和电容值对确认终究电路的功能至关重要。规划人员需求了解其现场要求，并依据上述公式核算电阻和电容值。关于具有集成鼓励电流源的ADI Σ-Δ型ADC器材和精细模仿微控 制器，主张在AIN和基准电压源引脚前运用相同的电阻和电容值。这种规划可保证模仿输入电压一直与基准电压成份额， 而且鼓励电流的温度漂移和噪声所引起的模仿输入电压的任何差错，都可经过基准电压的改变予以补偿。
用比率式丈量法测得的ADuCM360 噪声功能
ADuCM360是彻底集成的3.9 kSPS、24位数据收集体系，在单芯片上集成双路高功能多通道Σ-Δ型ADC、32位ARM® Cortex®-M3处理器和Flash/EE存储器。一同还集成了可编程增益外表放大器、精细带隙基准电压源、可编程鼓励电流源、灵敏的多路复用器以及其它许多特性。它可与电阻式温度传感器直接衔接。
运用ADuCM360进行RTD丈量时，REF–引脚一般接地，因而图2中的R4和C5无电流经过，可将其移除。C4和C6并联一同。 因为C4远远小于C6，因而可疏忽。最终便可得到简略的模仿 前端电路，如图7所示。
表1列出了模仿和参阅输入途径前具有匹配和不匹配滤波器时 的噪声水平。运用100 Ω精细电阻替代RRTD，以丈量ADC输入 引脚上的噪声电压。RRef 的值为5.62 kΩ。
Table 1. Noise Test Results
| ADC增益 | ISOURCE (µA) | 100 Ω电阻上的噪声电压(μV) | |
| R1 = R2 = R3 = 1k | R1 = R2 = 10k R3 = 1k |
||
| 16 | 100 | 1.6084 | 1.8395 |
| 16 | 200 | 1.6311 | 1.7594 |
| 16 | 300 | 1.6117 | 1.9181 |
| 16 | 400 | 1.6279 | 1.9292 |
从表1咱们可以看出，运用R1和R2的值与R3相同的匹配模仿前 端电路时，噪声与不匹配电路比较下降约0.1 μV至0.3 μV，这 意味着ADC无噪声位的数量添加约0.25位至16.2位，ADC PGA增益为16。
定论
依照本文介绍的考虑要素，运用匹配RC滤波器电路和依据现 场要求挑选适宜的电阻和电容值，比率式丈量使用中的RTD 可以取得最佳的成果。
