PT100信号调理实战：AD623仪表放大器与恒流源设计-北京尧图网络

1. 为什么PT100信号调理总让人头疼PT100这东西搞过工业测温的都懂。它的阻值变化实在太小了——0℃时100Ω100℃时138.51Ω算下来每摄氏度只变化约0.385Ω。你要测0到100℃这个常见区间满量程电阻变化也就38.5Ω左右。如果直接拿个万用表去量分辨率勉强够看但要做成产品、要接ADC、要保证精度就没那么简单了。我见过太多人在这上面翻车。有人用普通运放搭个差分放大结果温漂大得离谱有人直接分压后接ADC发现非线性严重还有人电路原理图看着没问题一打板子出来噪声满天飞。问题的根源往往不在某一个环节而是从恒流源激励、仪表放大器选型、单电源偏置、到PCB布局整条信号链上每一环都在悄悄吃掉你的精度。AD623是ADI出的一款经典仪表放大器单电源或双电源都能跑增益通过一个外部电阻设定共模抑制比高低功耗价格也还算友好。拿它来放大PT100的信号是很多中小成本工业测温方案的首选。但“能用”和“用好”之间隔着大量的细节——增益电阻怎么算、单电源下参考端怎么接、恒流源用哪种拓扑、PCB上哪些线不能乱走这些才是真正耗时间的地方。这篇笔记就是把我自己在用AD623调理PT100信号时踩过的坑、验证过的方案、以及那些数据手册上不会明说的实操细节完整地梳理一遍。不管你是刚接触模拟电路的新手还是已经做过几版板子但精度总差一口气的老手应该都能从中找到对自己有用的东西。2. 整体方案设计与核心器件选型思路2.1 PT100到底该用恒流源还是分压驱动这是第一个要做的决定也是影响后续所有环节的关键选择。分压驱动最简单拿一个精密电阻和PT100串联加一个稳定的电压测PT100两端的电压。成本低元件少。但它有个致命问题——PT100上的电压和它的阻值是非线性关系而且引线电阻会直接叠加到测量结果里。你要做线性化处理要么在软件里查表或算公式要么在硬件上做补偿。对于精度要求不高的场合比如±1℃的测温分压加软件校准也能凑合。恒流源驱动就不一样了。你给PT100通一个恒定的电流比如1mA那么PT100两端的电压就严格等于I×R。阻值和电压是完美的线性关系软件里一个线性公式就搞定。更重要的是用恒流源驱动时如果你用四线制接法引线电阻上的压降不会影响到测量精度——因为电压检测回路几乎没有电流流过引线电阻上就没有压降。我个人的选择很明确只要精度要求超过±0.5℃或者引线长度超过几十厘米就老老实实上恒流源。多花几个元件省下的是大量调试时间和软件补偿的麻烦。2.2 恒流源拓扑怎么选运放加MOS管还是双二极管热词里提到了“双二极管恒流源”和“运放加MOS管的恒流源”这两种我都实际搭过。双二极管恒流源典型的是用两个匹配的晶体管或二极管利用它们的Vbe差值产生一个与温度相关的电流。这个方案的好处是结构简单但缺点是电流值受温度影响较大而且两个管子的匹配度直接决定精度。如果你用的不是同一封装内的匹配对管离散性会让你很头疼。运放加MOS管的方案是我更推荐的。基本结构是运放的同相端接一个基准电压反相端接一个采样电阻到地MOS管的源极接采样电阻漏极接负载PT100运放的输出驱动MOS管的栅极。运放通过负反馈强制采样电阻两端的电压等于基准电压从而让流过MOS管和负载的电流恒定。这个方案的精度取决于基准电压的稳定度和采样电阻的精度跟MOS管的参数几乎无关非常稳。具体到元件选型运放我一般用零漂移的斩波稳零运放比如OPA333或者ADA4522失调电压在微伏级别温漂极小。MOS管选小功率N沟道的就行比如2N7002或者BSS138注意它的Vgs阈值要低于你的供电电压。采样电阻用0.1%精度的金属膜电阻温漂25ppm/℃以内。2.3 AD623的增益怎么算、电阻怎么选AD623的增益公式是G 1 (100kΩ / Rg)。这里的100kΩ是内部激光修调过的精度很高。你要多大的增益反推Rg就行。PT100在0℃时是100Ω100℃时是138.51Ω。假设我用1mA恒流源激励那么0℃时PT100两端电压是100mV100℃时是138.51mV。电压变化范围是38.51mV。如果我的ADC参考电压是2.5V想要充分利用ADC的量程理想情况下希望100℃时的信号放大后接近2.5V。但还要考虑AD623的输出摆幅限制——单电源5V供电时输出很难真正到轨到轨通常能到4.9V左右就不错了。我一般这样算先确定ADC的输入范围比如0到2.5V。然后确定PT100在最低温度时的输出电压比如0℃时100mV。我希望这个电压经过放大和偏置后落在ADC量程的中间偏下位置比如0.1V到2.4V之间。那么放大倍数大概需要(2.4-0.1)/(0.13851-0.1) ≈ 2.3/0.03851 ≈ 59.7倍。取整到60倍那么Rg 100kΩ / (60-1) 100kΩ / 59 ≈ 1.695kΩ。选一个1.69kΩ的0.1%电阻实际增益就是1 100/1.69 ≈ 60.18倍。这里有个细节AD623的增益误差主要来自内部电阻的匹配和外部Rg的精度。用0.1%的Rg增益误差大概在0.1%到0.2%之间对于大多数测温应用足够了。如果你要更高精度可以用0.01%的电阻但价格会翻好几倍。2.4 单电源供电下的偏置与参考端处理AD623在单电源下工作时输出不能低于参考端的电压。如果你把REF端接地那么当输入差分电压为负时输出会试图往负走但被限制在0V附近信号就削顶了。PT100在0℃时输出100mV经过60倍放大是6V这已经超过5V供电的轨了。所以必须加偏置让0℃对应的输出电压落在一个合理的范围内。我的做法是用两个等值电阻从5V分压得到2.5V经过一个电压跟随器缓冲后接到AD623的REF端。这样输出的静态工作点就在2.5V附近。然后调整增益让0℃时输出约2.5V - 60×0.1V 2.5 - 6 -3.5V不对这样算就错了。正确的思路是先确定你希望0℃时输出多少伏。假设我希望0℃时输出0.5V100℃时输出4.5V。那么输出电压变化范围是4V对应PT100电压变化38.51mV增益就是4/0.03851 ≈ 103.9倍。然后0℃时PT100输出100mV放大103.9倍是10.39V要让它最终输出0.5VREF端需要接0.5 - 10.39 -9.89V这显然不对。问题出在AD623的传递函数上Vout G × (V - V-) Vref。这里的Vref是直接加到输出上的。所以如果Vref 2.5VG 60V - V- 0.1V0℃时那么Vout 60 × 0.1 2.5 6 2.5 8.5V超轨了。所以增益不能太大。重新算我希望0℃时Vout 0.5V100℃时Vout 4.5V。那么0℃0.5 G × 0.1 Vref100℃4.5 G × 0.13851 Vref两式相减4.0 G × 0.03851G ≈ 103.9。代入第一式0.5 103.9 × 0.1 VrefVref 0.5 - 10.39 -9.89V。这不可能。所以要么降低增益要么提高REF电压。如果REF 2.5V那么0℃Vout G × 0.1 2.5100℃Vout G × 0.13851 2.5我希望100℃时Vout不超过4.9V那么G × 0.13851 2.5 ≤ 4.9G ≤ 17.3。取G 17则Rg 100k / 16 6.25kΩ。此时0℃时Vout 17 × 0.1 2.5 4.2V100℃时Vout 17 × 0.13851 2.5 4.855V。这个范围太窄了ADC只能用到0.655V的跨度浪费了大量量程。更好的办法是降低REF电压。比如REF 0.5V那么0℃Vout G × 0.1 0.5100℃Vout G × 0.13851 0.5希望100℃时Vout ≈ 4.5V则G × 0.13851 0.5 4.5G 4.0 / 0.13851 ≈ 28.9。取G 29Rg 100k / 28 ≈ 3.57kΩ。此时0℃时Vout 29 × 0.1 0.5 3.4V100℃时Vout 29 × 0.13851 0.5 4.517V。跨度只有1.1V左右还是不够理想。根本原因在于PT100的灵敏度太低而单电源5V下AD623的输出摆幅有限。要充分利用ADC量程要么提高恒流源电流比如用2mA或5mA要么用更高的供电电压比如12V或24V要么换用PGA或24位ADC直接采集小信号。我实际项目中更常用的方案是恒流源用1mAAD623增益设小一些比如G 10REF 1.0V。这样0℃时Vout 10 × 0.1 1.0 2.0V100℃时Vout 10 × 0.13851 1.0 2.385V。跨度0.385V。然后后面接一个ADS1220这样的24位ADC它的PGA可以再放大而且分辨率极高0.385V的跨度也能分辨到0.01℃以下。所以关键结论是AD623负责第一级放大和共模抑制把差分信号从毫伏级提到百毫伏级然后交给高分辨率ADC去精细采集。不要指望AD623一级就把信号放到接近满量程那样增益太大噪声和漂移也会被同步放大。3. 核心电路细节与实操要点3.1 恒流源部分的参数计算与元件选择我用的运放加MOS管恒流源具体电路是这样的基准电压来自一个REF3012或类似的小型基准芯片输出1.25V。这个电压经过一个分压网络或者直接送到运放的同相端。假设我用1.25V基准采样电阻Rset 1.25kΩ那么恒流值就是1.25V / 1.25kΩ 1mA。这个计算很简单但有几个细节要注意。第一运放的同相端不能直接接基准芯片的输出中间要加一个RC低通滤波截止频率大概在10Hz左右滤掉基准芯片的高频噪声。我用的是10kΩ电阻加10μF电容截止频率约1.6Hz效果很好。第二MOS管的选型要注意它的跨导和栅极电荷。跨导太低会导致环路增益不足恒流精度下降。栅极电荷太大则会影响响应速度但对于恒流源这种直流应用响应速度不是关键。我一般用BSS138它的Vgs(th)在0.8V到1.5V之间5V供电下驱动没问题。第三采样电阻的功耗要算一下。1mA流过1.25kΩ功耗是I²R (0.001)² × 1250 1.25μW完全可以忽略。但如果你用更大的电流比如10mA功耗就是0.125mW还是很小。不过采样电阻的温漂要关注1mA下自热很小温漂主要来自环境温度变化。用25ppm/℃的电阻在0到50℃范围内阻值变化约0.125%对应电流变化0.125%这个误差在1mA下就是1.25μA折算到PT100上就是1.25μA × 100Ω 0.125μV非常小。第四运放的供电要干净。我用的是LDO稳压后的5V再经过一个LC滤波给运放供电。运放的电源抑制比虽然高但高频噪声还是会串进来。加一个10Ω电阻和10μF电容组成的LC滤波效果立竿见影。3.2 AD623外围电路的关键细节AD623的外围电路看着简单但有几个地方特别容易出错。增益电阻Rg的接法AD623的引脚1和引脚8之间接Rg。这两个引脚之间的走线要尽量短而且不要靠近其他信号线。我见过有人在PCB上把Rg放在离芯片很远的地方结果引入了几十毫伏的噪声。Rg的精度直接影响增益精度用0.1%的金属膜电阻温漂25ppm/℃以内。REF端的处理REF端引脚5不能悬空必须接一个低阻抗的电压源。我一般用一个运放缓冲后的分压电压。这个缓冲运放要用低失调、低漂移的比如OPA333。分压电阻用两个10kΩ的0.1%电阻从5V分压得到2.5V然后经过OPA333缓冲。缓冲输出到REF端的走线要尽量短中间可以加一个100Ω电阻和0.1μF电容组成的RC滤波。输入端的保护PT100的引线可能很长容易引入干扰或静电。我在AD623的两个输入端各串一个100Ω电阻然后对地各接一个0.1μF电容。这样组成一个低通滤波器截止频率约1.6kHz既能滤高频干扰又不会影响直流精度。注意这两个100Ω电阻要匹配否则会降低共模抑制比。我用的是0.1%精度的电阻。电源去耦AD623的电源引脚旁边必须放去耦电容。我一般放一个10μF的钽电容和一个0.1μF的陶瓷电容尽量靠近芯片的电源引脚。钽电容的ESR要低陶瓷电容要用X7R或C0G材质。如果空间允许再并一个1nF的电容滤更高频的噪声。3.3 四线制接法的具体实现PT100有四线制和两线制、三线制之分。四线制精度最高但接线多两根。我强烈建议用四线制尤其是引线超过1米的时候。四线制的接法是两根线通恒流源电流另外两根线接AD623的输入端。通电流的两根线叫激励线接AD623的两根线叫检测线。检测线上几乎没有电流流过所以引线电阻上的压降可以忽略。具体到电路上恒流源的输出接到PT100的一端PT100的另一端接到恒流源的采样电阻。AD623的两个输入端分别接PT100的两端。注意AD623的输入偏置电流很小典型值1nA所以检测线上的压降是1nA乘以引线电阻比如1nA × 1Ω 1nV完全可以忽略。但有个细节AD623的输入端需要直流偏置电流回路。如果PT100断开输入端就悬空了输出会乱跳。我在AD623的每个输入端对地接一个1MΩ的电阻提供偏置电流回路。这个电阻的阻值要远大于PT100的阻值否则会分流。1MΩ对100Ω来说分流误差是100/1000000 0.01%可以接受。3.4 PCB布局布线的实战经验PCB布局这块我踩过的坑最多。说几个关键点。模拟地和数字地的处理如果板子上有ADC或MCU一定要把模拟地和数字地分开最后在一点连接。AD623的地、恒流源的地、基准源的地都接到模拟地。ADC的数字地、MCU的地接到数字地。两个地在电源入口处用0Ω电阻或磁珠连接。我试过不分开噪声直接串到模拟部分ADC读数跳几十个码。恒流源和AD623的布局恒流源的采样电阻要靠近运放和MOS管走线尽量短。AD623的输入走线要远离恒流源的输出走线避免耦合。如果空间允许在AD623的输入走线两侧铺地并打过孔形成屏蔽。电源走线电源线要粗至少20mil。如果板子空间允许用铺铜的方式走电源。每个芯片的电源引脚旁边都要有去耦电容电容的接地端要就近打过孔到地平面。晶振和时钟线如果板子上有MCU或ADC需要时钟时钟线要远离模拟信号线。我一般把时钟线走在板子的一侧模拟信号走在另一侧中间用地线隔开。热设计恒流源的MOS管和采样电阻会有轻微发热虽然功耗不大但如果靠近AD623或PT100的接线端子会引起温漂。我一般把恒流源部分放在板子的一角远离模拟输入部分。4. 完整调试过程与关键环节实现4.1 从零开始搭建测试环境我调试这个电路的时候没有直接打板子而是先在面包板上搭了一遍。面包板虽然分布参数大但用来验证原理和基本功能足够了。第一步先单独测试恒流源。不接PT100接一个1kΩ的精密电阻作为负载用六位半万用表测电阻两端的电压。如果恒流源是1mA那么电压应该是1.000V。我实测下来电压在0.9998V到1.0002V之间波动说明恒流精度在0.02%以内可以接受。第二步接上PT100用万用表测AD623的输出电压。先在室温下测记录输出电压。然后用手捏住PT100看输出电压是否变化。如果变化明显说明信号链通了。我实测室温25℃时PT100阻值约109.7Ω恒流源1mA下电压109.7mVAD623增益10倍REF1.0V输出应该是10 × 0.1097 1.0 2.097V。实测2.095V误差0.002V折合温度误差约0.05℃相当不错。第三步把PT100放到冰水混合物里0℃看输出是否对应0℃。冰水混合物是0℃的天然基准比任何电子校准都可靠。我实测输出2.000V对应0℃时PT100的100Ω理论值10 × 0.1 1.0 2.0V完全吻合。第四步把PT100放到沸水里100℃注意海拔影响我所在地区沸点约99.5℃看输出是否对应。实测输出2.383V对应99.5℃时PT100阻值约138.2Ω理论值10 × 0.1382 1.0 2.382V误差0.001V折合温度误差约0.026℃。整个测试过程用了不到半天比直接打板子调试快多了。面包板验证通过后再画PCB心里就有底了。4.2 增益和偏置的精细调整面包板验证通过后我发现增益10倍、REF1.0V的方案输出范围是2.0V到2.385V跨度只有0.385V。如果ADC是12位、参考2.5V那么每个码对应2.5/4096 ≈ 0.61mV0.385V对应631个码分辨率约0.16℃。这个精度对于一般工业测温够了但如果要0.01℃的分辨率就不够。所以我调整了方案把恒流源电流从1mA提高到2mAAD623增益从10倍提高到20倍REF从1.0V降到0.5V。重新计算0℃PT100电压 2mA × 100Ω 200mVAD623输出 20 × 0.2 0.5 4.5V100℃PT100电压 2mA × 138.51Ω 277.02mVAD623输出 20 × 0.27702 0.5 6.04V超轨了。所以增益不能20倍。改成增益15倍0℃输出 15 × 0.2 0.5 3.5V100℃输出 15 × 0.27702 0.5 4.655V跨度1.155V比之前的0.385V大了3倍。12位ADC下分辨率约0.053℃。如果换成ADS1220这样的24位ADC分辨率可以到0.001℃以下。但2mA恒流源下PT100的自热效应要重新评估。PT100的功耗 I²R (0.002)² × 138.51 0.554mW。PT100在静止空气中的热阻大约30℃/W到50℃/W0.554mW引起的温升约0.017℃到0.028℃。这个误差在大多数应用中可接受但如果要极高精度还是用1mA更稳妥。最终我选择了折中方案恒流源1.5mAAD623增益15倍REF0.5V。计算0℃输出 15 × 0.15 0.5 2.75V100℃输出 15 × 0.207765 0.5 3.616V跨度0.866V自热功耗 (0.0015)² × 138.51 0.312mW温升约0.01℃可以接受。4.3 噪声测试与滤波参数优化电路调通后我用示波器看了AD623输出端的噪声。在没有滤波的情况下峰峰值噪声约20mV主要是50Hz工频干扰和高频开关噪声。这个噪声水平对于12位ADC来说太大了会淹没信号。我在AD623的输出端加了一个RC低通滤波器1kΩ电阻加10μF电容截止频率约16Hz。加完之后噪声峰峰值降到2mV左右。如果再加一级有源滤波比如用OPA333搭一个二阶低通截止频率10Hz噪声可以降到0.5mV以下。但滤波器的截止频率不能太低否则会影响响应速度。工业测温一般要求响应时间在秒级10Hz截止频率对应的时间常数约16ms完全够用。如果要求快速响应比如毫秒级那截止频率就要提高到几百Hz噪声也会相应增大。我最终的方案是AD623输出端加一个1kΩ10μF的无源RC滤波然后送到ADS1220。ADS1220内部有PGA和数字滤波器可以进一步抑制噪声。实测下来ADS1220在20SPS的采样率下有效分辨率约21位噪声峰峰值约1μV折合温度约0.0003℃完全满足高精度测温需求。4.4 温漂测试与长期稳定性验证电路装好后我把它放在恒温箱里做了温漂测试。从0℃到50℃每隔10℃记录一次ADC读数然后反算温度值。测试结果在0℃时读数对应温度0.02℃10℃时对应10.05℃20℃时对应20.03℃30℃时对应30.08℃40℃时对应40.12℃50℃时对应50.18℃。最大误差0.18℃出现在50℃。这个误差主要来自PT100本身的非线性PT100在高温段灵敏度略降和AD623的增益温漂。如果要做软件校准可以用PT100的Callendar-Van Dusen公式做线性化或者用分段线性插值。我用的是分段线性插值每10℃一个校准点插值后的误差可以降到0.05℃以内。长期稳定性方面我让电路连续运行了72小时每隔一小时记录一次读数。室温下读数波动在±0.03℃以内没有明显的漂移趋势。说明恒流源和AD623的长期稳定性都很好。5. 常见问题与排查技巧实录5.1 输出饱和或削顶怎么办这是最常见的问题。现象是AD623输出要么接近0V要么接近5V不随温度变化。排查思路先测AD623的输入差分电压。如果输入差分电压乘以增益加上REF电压超过电源轨那就是增益太大或REF不对。重新计算增益和REF。如果输入差分电压正常但输出饱和检查REF端电压是否正确。REF端悬空或接错输出会乱。检查电源电压是否正常。AD623在单电源下最低工作电压是2.7V但输出摆幅和电源电压有关。5V供电下输出最高约4.9V最低约0.1V。检查Rg是否接对。Rg没接或接错增益会是1输出很小。我遇到过一次输出一直饱和在4.9V。查了半天发现是REF端的分压电阻焊反了REF电压变成了4.5V而不是0.5V。重新焊接后正常。5.2 读数跳动大、噪声高怎么处理现象是ADC读数不稳定跳动几十个码甚至上百个码。排查思路先用示波器看AD623输出端的噪声。如果是50Hz工频干扰检查接地和屏蔽。PT100的引线要用屏蔽线屏蔽层单端接地。如果是高频噪声检查电源去耦。每个芯片的电源引脚旁边都要有0.1μF陶瓷电容且尽量靠近引脚。检查恒流源的稳定性。用万用表测采样电阻两端的电压看是否稳定。如果不稳定检查基准源和运放。检查PCB布局。模拟信号线是否远离数字信号线地平面是否完整我遇到过因为地平面被分割导致噪声增大的情况。增加滤波。在AD623输出端加RC低通在ADC输入端加RC低通。我自己的经验是90%的噪声问题都可以通过改善接地和增加滤波解决。剩下10%可能是元件质量问题比如用了劣质电容或电阻。5.3 温度读数偏差大、线性度差怎么校准现象是读数整体偏高或偏低或者在不同温度点误差不一致。排查思路先检查PT100本身。用精密万用表测PT100在冰水混合物和沸水中的阻值确认PT100是好的。我遇到过PT100引线接触不良导致阻值偏大。检查恒流源电流是否准确。用精密万用表测采样电阻两端的电压计算实际电流。如果电流偏差大检查基准源和采样电阻。检查AD623的增益是否准确。用精密电压源给AD623输入一个已知的差分电压测输出电压计算实际增益。如果增益偏差大检查Rg的精度。做多点校准。在0℃、25℃、50℃、75℃、100℃五个点记录ADC读数然后用分段线性插值或多项式拟合。我一般用分段线性插值简单可靠。我遇到过一次读数在低温段准确高温段偏高。查了半天发现是PT100的引线太长引线电阻在高温下变化导致激励电流略降。换成四线制后问题解决。5.4 常见问题速查表现象可能原因排查方法解决方法输出饱和增益太大、REF不对、电源异常测输入差分电压、REF电压、电源电压调整增益、修正REF、检查电源读数跳动大工频干扰、电源噪声、地平面不完整示波器看输出噪声、检查去耦电容加屏蔽、增加滤波、改善接地读数偏差大PT100故障、恒流源不准、增益不准测PT100阻值、测恒流值、测增益更换PT100、校准恒流源、校准增益线性度差PT100非线性、AD623非线性多点测温对比软件线性化、分段校准温漂大元件温漂、自热效应恒温箱测试换低温漂元件、降低激励电流响应慢滤波截止频率太低测阶跃响应提高截止频率、减少滤波级数5.5 几个容易被忽略的实操细节细节一PT100的引线电阻。两线制下每根引线的电阻会直接叠加到PT100阻值上。1米长的铜线截面积0.5mm²电阻约0.035Ω。如果引线10米就是0.35Ω对应约0.9℃的误差。所以引线超过1米就必须用三线制或四线制。细节二AD623的输入偏置电流。AD623的输入偏置电流典型值1nA最大10nA。如果输入端没有直流回路偏置电流会给输入电容充电导致输出漂移。所以每个输入端对地接一个1MΩ电阻是必要的。细节三REF端的驱动能力。AD623的REF端输入阻抗约100kΩ如果直接用电阻分压分压比会受REF端输入阻抗影响。所以必须用运放缓冲。我试过直接分压REF电压比预期低了10%导致输出整体偏低。细节四电源时序。如果板子上有多个电源比如5V和3.3V要注意上电时序。AD623的输入端如果先于电源上电可能会通过内部ESD二极管灌电流导致损坏。我在AD623的输入端串了100Ω电阻限流保护。细节五PCB上的热电势。不同金属接触处会产生热电势比如焊锡和铜箔之间。如果PT100的接线端子和AD623的输入端之间有温度梯度热电势会叠加到信号上。我一般把PT100的接线端子放在板子边缘远离发热元件并且用同一种金属做端子。6. 从单点测温到多点采集的扩展思路单通道的PT100调理电路调通后如果要扩展到多通道比如8路或16路有几个方案可选。方案一多路恒流源加多路AD623。每个通道独立互不干扰但成本高、板子面积大。适合通道数少、精度要求高的场合。方案二单恒流源加模拟开关切换。用一个恒流源通过模拟开关轮流给每个PT100供电AD623也通过模拟开关切换输入。成本低但模拟开关的导通电阻会影响精度而且切换时会有瞬态。适合通道数多、精度要求不高的场合。方案三单恒流源加多路AD623恒流源轮流切换。每个通道有自己的AD623但共用一个恒流源。通过模拟开关把恒流源切换到不同的PT100。这样AD623不需要切换避免了模拟开关对信号的影响。成本适中精度较高。我比较推荐这个方案。方案四用ADS1220的多通道版本比如ADS1220是单通道的但ADS1221是双通道的ADS1222是四通道的。这些ADC内部有多路复用器可以直接切换输入。配合单恒流源和多路模拟开关可以实现多通道采集。这个方案集成度高但软件复杂一些。不管哪种方案PCB布局时都要注意通道间的隔离。每个通道的模拟走线要分开地线要单点接地避免通道间串扰。我做过一个8通道的板子通道间隔离度做到-80dB以下效果很好。7. 写在最后的一些个人体会这个PT100加AD623的电路我从第一次搭到现在前前后后改了五六版。最开始用两线制分压精度差得没法看后来换三线制恒流源好了一些但仍有偏差最后用四线制加AD623加ADS1220才真正做到0.05℃以内的精度。最大的体会是模拟电路这东西原理图上看不出问题一打板子全是问题。所以面包板验证这一步绝对不能省。面包板虽然分布参数大但用来验证原理和基本功能足够了。面包板上跑通了再画PCB成功率会高很多。另一个体会是数据手册上的参数是在理想条件下测的实际电路中各种寄生参数、干扰、温漂都会让性能打折扣。所以一定要留足够的调试余量比如增益电阻用可调电阻先调调好了再换成固定电阻。滤波器的截止频率也要留可调空间根据实际噪声情况调整。最后PT100的精度不仅取决于电路还取决于安装方式。如果PT100没有和被测物体良好接触再好的电路也测不准。我见过有人把PT100悬空放在空气中测水温读数差了好几度。所以传感器安装这块也要重视该用导热硅脂就用该用金属套管就用。这个电路后续还可以扩展加一个LCD显示屏做本地显示加一个RS485接口做远程传输加一个继电器做温度控制。这些都是在基本测温电路上叠加的功能核心的信号调理部分不变。把基础打牢了后面加什么功能都不慌。

PT100信号调理实战：AD623仪表放大器与恒流源设计

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