热敏电阻系统优化

通过热敏电阻配置器和误差预算 计算器等易于使用的工具，客户可以轻松配置系统中的热敏电阻，包括接线和连接图。该工具以比率式配置设计具有激励电压的热敏电阻系统。它还允许客户调整传感器类型、被测温度范围、线性化和外部元件等设置，如图1所示。它确保ADC和热敏电阻传感器均在规格范围内使用。因此，如果客户选择了不受支持的选项，该工具会标记这是一个错误条件。例如，如果客户选择的最大温度值超出特定热敏电阻型号的工作范围，它就会显示错误，如图2所示。遵循推荐的范围值同样会确保系统配置符合传感器和电子器件的工作条件。

图1.热敏电阻配置器

图2.越界条件

该工具使用户能够了解不同的误差源，并且还允许进行设计优化。请注意，该工具是围绕AD7124-4/AD7124-8设计的，因此它还决定了可以连接到单个ADC的传感器数量。为了了解该工具的重要性，下面讨论热敏电阻要考虑的不同设计因素。

系统配置（激励、增益和外部元件）

与RTD类似，热敏电阻也容易自发热，因为当电流流过其中时，电阻会消耗功率。因此，设计人员必须让热敏电阻的工作电流保持在尽可能低的水平，以使其功耗不会对测量结果产生显著影响。首先，设计人员倾向于选择更高的激励电压值来产生更高的输出电压，以便充分利用ADC的输入范围。然而，热敏电阻传感器具有负温度系数，其电阻会随着温度的升高而降低，因此流过它的电流值越大，其功耗越高，从而导致自发热。

从好的方面来说，热敏电阻不需要很高的激励源值，因为在额定温度范围内，其较高的灵敏度特性可以产生从毫伏到伏特的输出电压。所以，使用ADC基准电压值之类的激励电压就足够了，并且它支持比率式配置。通过将PGA增益设置为1，该技术还能确保热敏电阻整个输出电压范围或ADC模拟输入端的电压始终处于ADC工作输入范围内。该工具使用AD7124-4/AD7124-8提供的内部2.5V基准电压。当使用1倍增益时，PGA也关断，从而减少总电流消耗。AD7124-4/AD7124-8还集成了模拟输入缓冲器，允许在外部使用不限大小的电阻和/或电容值，因此它们非常适合直接连接到外部电阻型传感器（如热敏电阻），或连接电磁兼容(EMC)滤波，而不会增加误差。但是，若在增益为1时使用ADC且使能模拟输入缓冲器，则有必要确保提供正确运行所需的裕量。该工具还允许设计人员平衡外部元件的选择，包括外部裕量电阻的容许范围、建议的检测电阻值及其容差和漂移性能。热敏电阻工具还提供常用热敏电阻类型清单，并允许设计人员输入任何类型NTC热敏电阻的标称值和beta (β)或Steinhart-Hart常数。传感器的精度、外部元件及其对系统误差的贡献，以及传感器所用线性化技术的影响，将在后面讨论。