基于铂电阻的高精度温度检测电路

　　1　引　言

　　在自动控制系统中,经常需要对温度进行检测,用铂电阻作为传感器是工程中常用的一种检测方法。要获得高精度的检测结果,一方面要采用正确的检测方法;另一方面要有好的检测电路,而且电路调试要简单。本文介绍的两种基于铂电阻的温度检测电路具有精度高、调试容易,对器件的要求不高,是实用的高精度温度检测电路。

　　2　电路结构及工作原理

　　本文介绍电桥型温度检测电路和电流源型温度检测电路。

　　2.1　电桥型温度检测电路

　　图1所示的电路为电桥型温度检测电路。

　　图1中REF02是AD公司的精密参考电压源,输出为+2.5 V,即VREF= VD=+2.5V,故VA= VD(1+R2/R3)=+2.5(1+R2/R3)。图中R(1+δ)为铂电阻的阻值,其中R为铂电阻在0℃时的阻值;δ=ΔR/R;VB=-R(1+δ)VA/R4,则有:

　　V0= R1VAδ/R4

　　由此可知,该电路的输出电压与铂电阻阻值的变化δ(或ΔR)呈线性关系。该电路的另一个优点是调试非常简单,在R和R4确定后,只需根据输出电压Vo的变化范围确定R1的阻值即可。

　　电流流过铂电阻将会引起铂电阻温度升高,称其为自加热现象,从而带来一定的测量误差,为了减小这种误差,必须减小流经铂电阻的电流,可以通过减小A点的电压和适当选取R4的阻值实现。而A点电压由参考电压VREF和R2/R3的值共同决定,因此,应选择输出电压比较低的参考电压源(图1中选2.5 V),此外R2/R3的值也要比较低。在制作PCB时,地线要安排好,我们曾经在一个应用中发现输出有20 mV左右的漂移,而且漂移很不稳定,后经改善A2同相输入端的接地,故障排除。

　　该电路中铂电阻引线引入测量误差,可以通过在电桥R支路中串入与引线电阻阻值相当的电阻消除。

2.2　电流源型温度检测电路

　　图2是另一种基于铂电阻的精密温度检测电路,图中R为铂电阻,采用3线接法,其中RW1、RW2和RW3分别为铂电阻的3根引线,VREF为精密参考电压源的输出。

　　A1、A2、RREF和VREF构成1 mA的精密电流源,A3构成温度检测电路,A4构成二阶低通滤波器。图2中的电路略显复杂,但输出电压与铂电阻R之间的关系非常简单:

　　VOUT= R(1+R4/R3)×10-3

　　很显然,输出电压VOUT与铂电阻R之间呈线性关系。

　　这一电路的特点:①输出电压VOUT与铂电阻之间呈线性关系;②在推导中虽然考虑了铂电阻的引线RW,但在输出电压的表达式中并未出现RW,说明该电路通过其特殊结构消去了引线RW对测量带来的误差;③可以方便地通过调节R4和R3的比值调节电路的增益。