恒流激励三线式测温线路的设计

　　1前言

　　恒流源测温线路(以下简称本线路)可以与铂、铜等热电阻直接连接，将热电阻的阻值变化转变成电压输出，可为各种A/D板提供温度采集。

　　2主要性能

　　2.1热电阻激励:1 mA

　　2.2输入电阻范围:0^-180

　　2.3测量方式:恒流激励三线式

　　2.4测量误差:小于0.2

　　2.5温度漂移:小于100ppm / 'C

　　2.6增益:第一级50倍，第二级可调

　　2.7直接配接热电阻:Pt100 , Cu100Pt1000,Pt50,Cu50

　　2.8电源要求及电流消耗:十SV, }250mA

　　3工作原理

　　本线路原理框图如图1所示。

　　3. 1测量部分

　　3.1.1在使用热电阻时，一般通过电桥或恒流激励方式将阻值的变化转换成电压的变化，在实际应用热电阻测温时，工业设备距离计算机很远，会在电路中产生长引线误差，为了解决此问题。本线路采用恒流激励三线式测量。其目的就是消除长线电阻的影响，换不同长度的导线不用重新调节电路，但要求三线长度一致.

　　电路如图2。

　　由欧姆定律U' =IR

　　其中U‘为Rt两端的电压，单位:mV

　　I为流过Rt电流单位:mA

　　R为某一温度下Rt的阻值。单位:Q

　　本线路中I为I mA.是由恒流源提供的，因此，U’的大小仅由R值决定，热电阻Rt的阻值与温度的对应关系请参阅热电阻分度表。

　　3.1.2实验结果

　　Rt为119.7 t2，三线约输出5.001 V,

　　将三线换成24米时，山此可见，输出基本不变.

　　3. 2恒流源部分

　　热电阻电流的稳定性对测量精度的影响很大。本线路采用运算放大器组成的镜象恒流源即起到了恒流作用。如图3

　　例如，设由于某种原因

　　可见直流反馈的结果使电流趋于恒定，即流过热电阻Rt的电流不随Rt的变化而变化，也不随时间变化.

　　3. 3差动放大器部分

　　用三个普通运算放大器构成一个仪表

　　放大器电路如图4

　　由公式

　　从输出方程可知是差分放大器，信号从电路中的A:和A:同相端输入，因此输入电阻很高。由于电路的平衡对称结构使A1和A2的共模增益、失调及漂移所产生的误差电压具有相互抵消作用，但需要稍密电阻匹配，调节增益时，改变电阻R,将不影响差分关系，其差分放大线性度和共模抑制比都大为提高。

　　3. 4零点迁移电路

　　电路如图5所示。

　　在0℃时，Pt100热电阻阻值为100A3输出为