如何實(shí)現(xiàn)具有RTD級(jí)精度且無需校準(zhǔn)快速溫度傳感器設(shè)計(jì)

　　為了達(dá)到最高精確度的溫度測量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者通常只有一種選擇：鉑電阻溫度探測器(RTDs),例如PT100 或 PT1000。高度線性和可互換的RTD可用于各種精度等級(jí)(DIN)標(biāo)準(zhǔn),如國際電工委員會(huì)(IEC)和德國標(biāo)準(zhǔn)化研究所定義的在0°C時(shí)誤差低至±0.03°C。 但是，使用RTD實(shí)現(xiàn)這種精確度并不容易。

　　為了獲得RTD的最高精度，通常需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)到數(shù)天來仔細(xì)選擇和模擬RTD周圍昂貴的精密元件。設(shè)計(jì)者必須在電路板布局上花很大功夫才能避免影響測量的電阻匹配不當(dāng)現(xiàn)象發(fā)生。

　　盡管設(shè)計(jì)人員做了一絲不茍的努力，但采集電路很容易增加0.5°C 至1.0°C 的測量誤差，從而使RTD本身的固有精度相形見絀。為了達(dá)到接近RTD所能提供的精度，唯一的選擇是在生產(chǎn)中耗時(shí)耗成本地校準(zhǔn)每個(gè)單元。

　　為了解決使用RTD時(shí)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，TI最近推出了TMP117系列數(shù)字溫度傳感器，其精度可與Class-AA RTD相媲美，同時(shí)大大簡化了設(shè)計(jì)工作。如圖1所示，TMP117在-55oC至150oC的整個(gè)工作范圍內(nèi)提供+/- 0.1oC的精度，從-20oC到50oC，精度為0.3oC，無需在制造過程中進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　圖1：IEC 60751 RTD與TMP117的精度等級(jí)相比

　　注意：RTD線表示每個(gè)IEC 60751精度等級(jí)的誤差，不包括影響最終系統(tǒng)級(jí)精度的測量誤差或校準(zhǔn)。

　　從設(shè)計(jì)角度來看，使用RTD設(shè)計(jì)與IC溫度傳感器之間的對比不會(huì)更加明顯(見圖2)。

　　對比

　　圖2：典型RTD與TMP117的電路比較

　　通過將傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 結(jié)合在單一芯片上，像TMP117這類的數(shù)字溫度傳感器能夠簡化在RTD設(shè)計(jì)中大多數(shù)困難且耗時(shí)的工序，并能通過I2C界面提供直觀的溫度讀數(shù)。表1顯示了兩種技術(shù)之間所需設(shè)計(jì)工作的詳細(xì)比較。

　　表1：比較RTD和TMP117之間典型的設(shè)計(jì)考慮因素

　　對于需要最高精度的應(yīng)用的鉑RTD替代方案，請查看TMP117。它的集成提供了前所未有的簡單性，同時(shí)還簡化了生產(chǎn)過程，降低了生產(chǎn)成本。

　　其他資源

　　· 有關(guān)此主題的更多信息，請參見應(yīng)用筆記“使用數(shù)字溫度傳感器的高精度傳感和補(bǔ)償系統(tǒng)中的RTD替換”。

　　· 查看德州儀器的所有溫度傳感器集成電路(IC)。