鉑電阻的溫度測量系統設計

　　由于溫度對集成運放參數影響不如對晶體管或場(chǎng)效應管參數影響顯著(zhù)，由集成運放構成的恒流源具有穩定性更好、恒流性能更高的優(yōu)點(diǎn)。尤其在負載一端需要接地的場(chǎng)合，獲得了廣泛應用。所以采用圖2所示的雙運放恒流源。其中放大器UA1構成加法器，UA2構成跟隨器，UA1、UA2均選用低噪聲、低失調、高開(kāi)環(huán)增益雙極性運算放大器OP07。

　　設圖2中參考電阻Rref上下兩端的電位分別Va和Vb，Va即為同相加法器UA1的輸出，當取電阻R1=R2，R3=R4時(shí)，則Va=VREFx+Vb，故恒流源的輸出電流就為：

　　由此可見(jiàn)該雙運放恒流源具有以下顯著(zhù)特點(diǎn)：

　　1)負載可接地;2)當運放為雙電源供電時(shí)，輸出電流為雙極性;3)恒定電流大小通過(guò)改變輸入參考基準VREF或調整參考電阻Rref0的大小來(lái)實(shí)現，很容易得到穩定的小電流和補償校準。

　　由于電阻的失配，參考電阻Rref0的兩端電壓將會(huì )受到其驅動(dòng)負載的端電壓Vb的影響。同時(shí)由于是恒流源，Vb肯定會(huì )隨負載的變化而變化，從而就會(huì )影響恒流源的穩定性。顯然這對高精度的恒流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4這4個(gè)電阻的選取原則是失配要盡量的小，且每對電阻的失配大小方向要一致。實(shí)際中，可以對大量同一批次的精密電阻進(jìn)行篩選，選出其中阻值接近的4個(gè)電阻。

　　2.2 信號調理電路

　　信號調理電路如圖3所示，放大器UA3對參考電阻Rref的端電壓進(jìn)行單位放大后得到差分放大器反向輸入端信號，其值為

　　放大器UA4對溫度傳感器Rt(Pt1000)的端電壓放大2倍后得到差分放大器的正向輸入端信號，其值為

　　其中，電阻R5和R6的選擇原則與之前恒流源分析中的比例電阻選擇原則相同，即通過(guò)對大量普通標稱(chēng)電阻進(jìn)行篩選，從中選取阻值最接近的。

　　2.3 A/D轉換電路

　　A/D轉換電路由一個(gè)集成A/D轉換器AD7712完成，同時(shí)將利用其內部的PGA完成儀表放大器的差分放大功能。AD7712是適合低頻測量的高精度A/D轉換器。片內含有2個(gè)輸入通道AIN1和AIN2，能將模擬信號轉換成串行數據輸出。利用AD7712實(shí)現數據轉換采集的原理電路如圖4所示，實(shí)際工作時(shí)需要對其進(jìn)行配置。選用差分輸入通道AIN1，輸入信號極性為雙極性。

　　測量結果的誤差主要來(lái)源于參考電阻Rref、Rref0的誤差，以及差分放大倍數K和A/D轉換器轉換輸出的誤差。為了達到要求的測量精度，參考電阻Rref、Rref0將采用定制的UPR塑封金屬箔電阻，這種電阻具有O.05%的初始精度，小于5 Ppm的溫度穩定性。AD7712的非線(xiàn)性誤差小于O.001 5%，增益溫度穩定性小于2 Ppm，并且還可以通過(guò)單片機對AD7712進(jìn)行校準來(lái)減小其非線(xiàn)性誤差以及增益誤差。