鉑電阻的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　由于溫度對(duì)集成運(yùn)放參數(shù)影響不如對(duì)晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管參數(shù)影響顯著，由集成運(yùn)放構(gòu)成的恒流源具有穩(wěn)定性更好、恒流性能更高的優(yōu)點(diǎn)。尤其在負(fù)載一端需要接地的場(chǎng)合，獲得了廣泛應(yīng)用。所以采用圖2所示的雙運(yùn)放恒流源。其中放大器UA1構(gòu)成加法器，UA2構(gòu)成跟隨器，UA1、UA2均選用低噪聲、低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益雙極性運(yùn)算放大器OP07。

　　設(shè)圖2中參考電阻Rref上下兩端的電位分別Va和Vb，Va即為同相加法器UA1的輸出，當(dāng)取電阻R1=R2，R3=R4時(shí)，則Va=VREFx+Vb，故恒流源的輸出電流就為：

　　由此可見(jiàn)該雙運(yùn)放恒流源具有以下顯著特點(diǎn)：

　　1)負(fù)載可接地;2)當(dāng)運(yùn)放為雙電源供電時(shí)，輸出電流為雙極性;3)恒定電流大小通過(guò)改變輸入?yún)⒖蓟鶞?zhǔn)VREF或調(diào)整參考電阻Rref0的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，很容易得到穩(wěn)定的小電流和補(bǔ)償校準(zhǔn)。

　　由于電阻的失配，參考電阻Rref0的兩端電壓將會(huì)受到其驅(qū)動(dòng)負(fù)載的端電壓Vb的影響。同時(shí)由于是恒流源，Vb肯定會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，從而就會(huì)影響恒流源的穩(wěn)定性。顯然這對(duì)高精度的恒流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4這4個(gè)電阻的選取原則是失配要盡量的小，且每對(duì)電阻的失配大小方向要一致。實(shí)際中，可以對(duì)大量同一批次的精密電阻進(jìn)行篩選，選出其中阻值接近的4個(gè)電阻。

　　2.2 信號(hào)調(diào)理電路

　　信號(hào)調(diào)理電路如圖3所示，放大器UA3對(duì)參考電阻Rref的端電壓進(jìn)行單位放大后得到差分放大器反向輸入端信號(hào)，其值為

　　放大器UA4對(duì)溫度傳感器Rt(Pt1000)的端電壓放大2倍后得到差分放大器的正向輸入端信號(hào)，其值為

　　其中，電阻R5和R6的選擇原則與之前恒流源分析中的比例電阻選擇原則相同，即通過(guò)對(duì)大量普通標(biāo)稱電阻進(jìn)行篩選，從中選取阻值最接近的。

　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路

　　A/D轉(zhuǎn)換電路由一個(gè)集成A/D轉(zhuǎn)換器AD7712完成，同時(shí)將利用其內(nèi)部的PGA完成儀表放大器的差分放大功能。AD7712是適合低頻測(cè)量的高精度A/D轉(zhuǎn)換器。片內(nèi)含有2個(gè)輸入通道AIN1和AIN2，能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出。利用AD7712實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采集的原理電路如圖4所示，實(shí)際工作時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行配置。選用差分輸入通道AIN1，輸入信號(hào)極性為雙極性。

　　測(cè)量結(jié)果的誤差主要來(lái)源于參考電阻Rref、Rref0的誤差，以及差分放大倍數(shù)K和A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸出的誤差。為了達(dá)到要求的測(cè)量精度，參考電阻Rref、Rref0將采用定制的UPR塑封金屬箔電阻，這種電阻具有O.05%的初始精度，小于5 Ppm的溫度穩(wěn)定性。AD7712的非線性誤差小于O.001 5%，增益溫度穩(wěn)定性小于2 Ppm，并且還可以通過(guò)單片機(jī)對(duì)AD7712進(jìn)行校準(zhǔn)來(lái)減小其非線性誤差以及增益誤差。