RTD Pt100的一种单电源信号调理电路

　　摘要：介绍一种由单电源CMOS四运算放大器MCP604实现电阻式温度传感器Pt100的激励和信号放大电路。其中，Pt100由MCP604中两个放大器形成的浮动电流源激励;采用3线制接入由运放组成的引线补偿电路中进行引线补偿：补偿后的电压信号由MCP604中另外两个放大器构成的放大电络进行采样放大。

　　1、引言

　　电阻式温度检测器（ResistanceTemperatureDecector、RTD）是一种电阻值随温度变化的传感器，所以可通过测量电阻值来完成温度测量。一般有3种方法测量电阻值：①欧姆表：②在恒电流激励下测量电阻两端电压降；③在恒电压激励下测量流过电阻的电流。温度传感器电路中常采用方法②来完成温度测量。电桥是最常用的方式，但其输出信号与桥臂电阻是非线性函数关系，需要后续线性化处理，如采用硬件电路，或利用查找表的方法通过软件来对结果进行修正。

　　本文提出丁一种非电桥的电蹄形式，不仅对传感器进行恒定电流激励，而且电路输出信号与传感器电阻值满足线性关系。该电路应用在“变电站运行监测系统”中，实现对三路温度信号的检测，运行效果良好。

　　下面以其中一路温度传感器的激励和采样调理电路来进行论述。

　　2、电阻式温度传感器Ptl00

　　2.1、铂温度传感器Ptl00概述

　　金属铂（Pt）的电阻值随温度而变化，并具有良好的重现性和稳定性。利用铂的这种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，如Ptl00、Ptl000。它们不仅被广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。Pt100在-200℃～+850℃内比热电偶更精确、线性度更睦，两端产生的压降远大于热电偶的输出，且不需要冷端补偿。此外，Ptl00还具有抗振动、防腐蚀、良好的互换性、重现性和稳定性等优点，常应用于低中温测量。

　　Ptl00的电阻值与温度的函数关系

　　2.2、温度传感器Pt100的应用要点

　　Pt100在实际使用时，有以下应用要点：

　　（1）选型应根据实际使用温度测量范围、精度、尺寸及安装固定方式口。

　　（2）允许流过的电流应小于5mA。在进行电流源激励Pt100（特别是采用电桥的电路形式）时，应注意满足该条件，否则会造成Pt100自热而影响测量准确度。一般激励电流采用lmA，甚至更小

　　（3）电路接入方式一般有两线制、三线制和四线制，引出线示意图如图1所示。二线制时传感器电阻值与连接导线电阻值共同构成总的电阻值，所以导线电阻带来的附加误差会使实际测量值偏高，一般适用于低测量精度且引线较短的场合;三线制要求三根引线截面积和长度均相同，引线（正负线）电阻产生的影响才能相互抵消，，工业中一般都采用三线制;四线制用在测量精度高且变化很小的场合，因为在这些场合下引线电阻可能引入明显误差，这时可利用其中的两条引线提供恒定电流，另两条引线提供未知电阻的电压降，，四线制也是常用方式。

　　（4）误差。

　　温度传感器在测量过程中主要误差来源有传感器对分度表的误差;绝缘不良引起的误差;线路电阻引起的误差;测量仪表的误差以及传热误差、动态相应误差、千扰误差等。其中有些误差只有在一定条件下才出现，并且可通过一定措施来减小或消除。本文除了采用三线制的接入方式来减小引线电阻的影响外，还采用了二阶有源滤波放大电路来减小外部干扰所带来的误差。

　　3、单电源温度测量的完整电路

　　由MCP604构成单电源温度检测的完整电路如图2，电路由精密浮动电流源、引线补偿和二阶低通有源滤波放大电路三部分组成。