如何實(shí)現具有RTD級精度且無(wú)需校準快速溫度傳感器設計

　　為了達到最高精確度的溫度測量，系統設計者通常只有一種選擇：鉑電阻溫度探測器(RTDs),例如PT100 或 PT1000。高度線(xiàn)性和可互換的RTD可用于各種精度等級(DIN)標準,如國際電工委員會(huì )(IEC)和德國標準化研究所定義的在0°C時(shí)誤差低至±0.03°C。 但是，使用RTD實(shí)現這種精確度并不容易。

　　為了獲得RTD的最高精度，通常需要花費數小時(shí)到數天來(lái)仔細選擇和模擬RTD周?chē)嘿F的精密元件。設計者必須在電路板布局上花很大功夫才能避免影響測量的電阻匹配不當現象發(fā)生。

　　盡管設計人員做了一絲不茍的努力，但采集電路很容易增加0.5°C 至1.0°C 的測量誤差，從而使RTD本身的固有精度相形見(jiàn)絀。為了達到接近RTD所能提供的精度，唯一的選擇是在生產(chǎn)中耗時(shí)耗成本地校準每個(gè)單元。

　　為了解決使用RTD時(shí)的設計挑戰，TI最近推出了TMP117系列數字溫度傳感器，其精度可與Class-AA RTD相媲美，同時(shí)大大簡(jiǎn)化了設計工作。如圖1所示，TMP117在-55oC至150oC的整個(gè)工作范圍內提供+/- 0.1oC的精度，從-20oC到50oC，精度為0.3oC，無(wú)需在制造過(guò)程中進(jìn)行校準。

　　圖1：IEC 60751 RTD與TMP117的精度等級相比

　　注意：RTD線(xiàn)表示每個(gè)IEC 60751精度等級的誤差，不包括影響最終系統級精度的測量誤差或校準。

　　從設計角度來(lái)看，使用RTD設計與IC溫度傳感器之間的對比不會(huì )更加明顯(見(jiàn)圖2)。

　　對比

　　圖2：典型RTD與TMP117的電路比較

　　通過(guò)將傳感器和模數轉換器(ADC) 結合在單一芯片上，像TMP117這類(lèi)的數字溫度傳感器能夠簡(jiǎn)化在RTD設計中大多數困難且耗時(shí)的工序，并能通過(guò)I2C界面提供直觀(guān)的溫度讀數。表1顯示了兩種技術(shù)之間所需設計工作的詳細比較。

　　表1：比較RTD和TMP117之間典型的設計考慮因素

　　對于需要最高精度的應用的鉑RTD替代方案，請查看TMP117。它的集成提供了前所未有的簡(jiǎn)單性，同時(shí)還簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，降低了生產(chǎn)成本。

　　其他資源

　　· 有關(guān)此主題的更多信息，請參見(jiàn)應用筆記“使用數字溫度傳感器的高精度傳感和補償系統中的RTD替換”。

　　· 查看德州儀器的所有溫度傳感器集成電路(IC)。