一、引言
温度传感器应用广泛[1],其中Pt电阻温度传感器由于精度高、稳定性好、可靠性强、寿命长,所以广泛应用于气象、农林、化纤、食品、汽车、家用电器、工业自动化测量和各种实验仪器仪表等领域。然而随着产量增加,其生产过程中产品的测试问题成为影响产品产量和质量的关键问题,研制开发高性能价格比的测试系统,不仅可为生产商提供必要的测试工具,还可为温度传感器的可靠性研究提供有效的手段。本文介绍了Pt电阻温度传感器测试系统的多通道信号调理模块的原理及电路设计。
二、信号调理模块的构成及工作原理
Pt膜温度传感器测试系统信号调理模块的基本原理如图1所示,整套测试系统一共有n个单元测量电路,能实现传感器的多通道测量。每个单元测量电路采用四线制的方式进行设计,而这种四线制的结构中需要一个精密的恒流源;此外,由于单元测量电路的输出信号较弱,还需要将输出信号进行直流放大,放大后再进行A/D转换。为了提高测量精度,减小测量时外围电路带来的误差,本设计采用了多路电子开关Ka,使得n路单元测量电路共用一个0.5mA的精密恒流源,同时使 n路单元测量电路共用一个放大电路,即在对Pt温度传感器进行测量时,只有当电子开关组Ka和Kb组的第n个开关同时接通时才能够选中第n个Pt温度传感器并对其进行参数的测量。
恒流源的误差γ1来源有TL431的误差γ11、TLC2652的误差γ12及图2中电阻R6的误差γ13。假设系统工作环境的温度变化ΔT=10℃, TL431的电压的温漂为20ppm/℃可以计算出:
γ11= 20×10-6×10=2×10-4
由TLC2652的输入偏置电流为60pA(最大值)、输入失调电流为60pA(最大值),可以计算出:
γ12=(60×10-12+60×10-12)/(0.5×10-3)=2.4×10-7
恒流源电路中的电阻R6为精密电阻,其温漂为2ppm/℃,可以计算出:
γ13=2×10-6×10=2×10-5
则:γ1= ≈2×10-4
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