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[嵌入式]AD7124-4/8芯片的模拟通道、基准、顺从电压、测三线制RTD电路等注意事项

使用AD7124-4/8来做测量三线制PT100铂热电阻,需要注意的地方。

首先,在AD公司官方文档《CN-0383 采用低功耗、精密、24位-型ADC的全集成式3线RTD测量系统》中,讲解了测量3线制pt100RTD,及计算方法,电路选取,官方文档链接https://www.analog.com/cn/design-center/reference-designs/circuits-from-the-lab/CN0383.html#rd-description。
官方采用的是2个500uA恒流电流,由于是低功耗项目应用,我希望采用更低的电流来驱动测量RTD,于是我选择2个250uA恒流电流驱动,于是电路也有所修改。

直接上我使用的电路图,单片机选用STM32:
在这里插入图片描述
三线制RTD的工作原理,这里就不过多赘述了。

AD7124芯片内部配置:
AIN0脚:IOUT0,输出250uA恒流;
AIN1脚:模拟输入+;
AIN2脚:模拟输入-;
AIN3脚:IOUT1,输出250uA恒流;
增益:内部PGA放大8倍;

顺从电压
在官方文档CN0383 及AD7124芯片手册中都有提到 顺从电压:
所谓顺从电压,也就是IOUT恒流输出的引脚,在输出横流时,这个引脚能达到的电压范围。
在设计RTD电路时,需要考虑顺从电压,会影响精密电阻R31的选择。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

AI通道的输入电压范围
直接看AD7124手册。
在这里插入图片描述
**差分输入电压范围:**指的是模拟输入+与模拟输入-之间的电压差,在我的电路里也就是 AIN1脚(模拟输入+) 与 AIN2脚(模拟输入-)之间的电压差。
**绝对AIN电压限值:**指的是 AIN1脚(模拟输入+) 、 AIN2脚(模拟输入-) 分别相对AVSS(在我电路是0V)的电压值。

基准输入电压范围
在我的电路中,是用AIN0脚输出250uA电流,在R31两边产生电压差,作为基准电压输入,也就是AD7124使用的是外部基准,看手册:
在这里插入图片描述
**外部REFIN电压:**指的是 引脚REFINx(+) 与 引脚REFINx(-) 之间的电压差,也就是 外部REFIN电压 = REFINx(+) ? REFINx(?)
**绝对REFIN电压限值:**指的是 引脚REFINx(+) 、 引脚REFINx(-) 分别相对AVSS(在我电路是0V)的电压值。

我的电路计算过程:

pt100可测量的温度范围为-200℃~+850℃,但是我的项目中,只需要测量的温度范围只有-25℃~50℃,所以对应的阻值在大概 90欧姆~120欧姆。所以我可以用100欧姆作为RTD的阻值来计算,毕竟二三十欧姆的阻值变化,不会影响AD7124各个引脚的输入范围,AD7124依然会工作在正常状态。

V4电压 = (IOUT0 + IOUT1)× 250R =(250uA+250uA)× 250R =0.125V;
V3电压 = V4 + (1K × 250uA) = 0.375V;
V2电压 = V4 + (100R × 250uA) = 0.15V;
V1电压 = V2 + (2K × 250uA) = 0.65V;

R23 R29 R30 R32可理解为线路直接连接,然后我们看看上面计算的电压值,是否满足AD7124的要求,

IOUT引脚顺从电压要求:-0.05V~(3.3-0.37)V,即 -0.05V~2.93 V。
IOUT0引脚为AIN0,电压为 V1电压=0.65V,满足要求;
IOUT0引脚为AIN3,电压为 V3电压=0.375V,满足要求;

基准输入:
外部REFIN电压 范围要求:1V~AVDD(3.3V),典型值为2.5V
外部REFIN电压 = V1 - V2 =0.5V,你看这里,我就翻车了,所以同志们请注意!!!这是一个错误的示范。
绝对REFIN电压限值 引脚REFINx(+) 的对地电压为 V1 = 0.65V,满足要求;
引脚REFINx(-) 的对地电压为 V2 = 0.15V,满足要求;

AI引脚输入:
**差分输入电压范围 要求为: VEF/增益,在我电路及工程中,也就是(外部REFIN电压)0.5V ÷ 8(内部PGA放大倍数)=0.0625V **
差分输入电压 = V2 - V4 =0.025,满足要求;
绝对AIN电压限值 要求为 -0.05V~(AVDD+0.05V)3.35V
模拟输入(+)引脚为AIN1,电压为 V2电压=0.15V,满足要求;
模拟输入(-)引脚为AIN2,电压为 V4电压=0.125V,满足要求;

关于计算过程,我直接做成了excel表格,内嵌公式,直接计算https://download.csdn.net/download/weixin_44224303/30525692

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加:2021-10-11 17:39:56  更:2021-10-11 17:40:28 
 
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