电阻温度检测器(RTD)是一种精密的温度测量装置，它包含一个电阻，它的电阻值随环境温度的变化成比例地变化。rtd通常由缠绕在玻璃或陶瓷芯上的细线组成，通常包裹在保护材料中。rtd在实验室和工业应用中精确测量-200°C至+850°C的温度，尽管它们很脆弱，但它们非常准确、可重复、可靠和稳定。在许多过程控制和工业应用中，在相同的硬件中实现多个温度测量是理想的。

使用MAX11410进行精密温度测量

MAX11410是一个低功耗，10通道，24位S-?具有针对精密传感器测量优化的功能和规格的ADC。该器件包括一个低噪声可编程增益放大器(PGA)，具有非常高的输入阻抗和从1倍到128倍的可用增益，以优化整体动态范围。可编程匹配电流源为RTD传感器提供激励。额外的电流汇和电流源有助于检测损坏的传感器导线。10通道输入多路复用器提供了复杂多传感器测量所需的灵活性。gpio易于控制外部开关或其他电路。此外，MAX11410具有内部50Hz和60Hz滤波器，以提供改进的共模抑制。它还具有自我和系统校准选项，以减少进一步的软件工作。

2线RTD

MAX11410内部可编程匹配电流源通过AIN0/REF0P引脚在2线制RTD上产生10µA至1.6mA的电压，以精确测量基于RTD电阻的温度。这个电流首先通过RTD电缆的寄生电阻R(C)。然后通过2线RTD和底部电缆寄生电阻R(C)。最后，电流通过R(REF) 4K?电阻在REF1P引脚处建立参考电压。引脚AIN1和AIN2用于测量横跨RTD的电压降，V(RTD)。RTD值的计算方法如下:

V (AIN1) - V (AIN2) = V (RC) + V (RTD) + V (RC) = 2×V (RC) + V (RTD) =(2×R (C) + RTD)×我
V(REF) = R(REF) * xi

MAX11410 ADC将输入电压与参考电压进行比较，产生输出代码，该代码为数字二进制数，可得:

代码(V (AIN1) - V (AIN2)) =代码(2×V (RC) + V (RTD)) =(2×V (RC) + V (RTD))×2 (N) / V (REF) =(2×R (C) + RTD)××2 (N) / (R (REF)×我)=(2×R (C) + RTD)×2 (N) / R (REF)

所以,

Code(V(AIN1) - V(AIN2)) = (2 × R(C) + RTD) × 2(N) / R(REF) and Code(ADC满刻度)= 2(N)
Code(V(AIN1) - V(AIN2)) = (2 × R(C)+ RTD) × Code(ADC满刻度)/R(REF)

因此,

2 × R(C) + RTD = Code(V(AIN1) - V(AIN2)) × R(REF)/Code (ADC满刻度)

在比率测量中，计算得到的RTD与来自器件的激励电流无关。电流中的任何误差都被抵消，RTD上的测量电压(带有寄生电阻)仅取决于参考电阻R(REF)的精度。

在这种2线制RTD拓扑中，通过测量AIN1和AIN2引脚之间的RTD电压降差异。该电压包括两根电缆寄生电阻R(C)之间的电压降，这是由RTD电缆引起的电压误差。因此，只有当RTD电缆长度较短时，才应使用2线制RTD。

图1显示了使用MAX11410的2线RTD温度测量。

图1所示 使用MAX11410测量2线RTD

电话RTD

MAX11410内部可编程匹配电流源通过AIN0/REF0P引脚在3线制RTD上产生10µA至1.6mA的电压，以根据RTD电阻精确测量温度。该电流首先通过顶部RTD电缆寄生电阻R(C)，然后通过3线RTD。最后，电流通过R(REF) 4K?电阻在REF1P引脚处建立参考电压。

在这个3线制RTD测量中，第二个匹配的电流源从10µA到1.6mA通过AIN3引脚发送。第二个电流通过第二个电缆的寄生电阻R(C)。最后，电流通过R(REF) 4K?在REF1P引脚处建立参考电压作为第一个激励电流的电阻。这个参考电压等于两倍的电流乘以R(REF) 4KO电阻。测量的RTD电阻精度也完全取决于R(REF)的精度。RTD上的电压降在AIN1和AIN3引脚之间的测量差异如下:

V (AIN1) - V (AIN3) = (V (RC) + V (RTD)) - V (RC) = (RTD) = RTD×我
V(REF) = R(REF) × 2 × I(流过R(REF)的电流的两倍)
代码(V (AIN1) - V (AIN3)) =代码(V (RTD)) = (V (RTD))×2 (N) /(2×V (REF)) = (RTD)××2 (N) /(2×R (REF)×I) = (RTD)×2 (N) /(2×R (REF))

所以,

代码(V (AIN1) - V (AIN2)) = (RTD)×2 (N) /(2×R (REF))

同时,

代码(ADC满量程)= 2(N)
代码(V(AIN1) - V(AIN2)) = RTD ×代码(ADC满量程)/(2 × R(REF))

因此,

RTD = Code(V(AIN1) - V(AIN2)) × 2 × R(REF)/Code (ADC满刻度)

在此比率测量中，RTD与MAX11410器件的激励电流无关。电流中的任何误差都被抵消，RTD两端的测量电压仅取决于参考电阻R(REF)的精度。此外，如果电缆中的寄生电阻(R(C))相同，则顶部寄生电阻的压降要从底部寄生电阻的压降中减去。因此，在这种3线RTD拓扑中的温度测量比2线RTD更精确。

图2显示了使用MAX11410的3线RTD温度测量。

图2 使用MAX11410测量三线RTD

四线RTD

MAX11410内部可编程匹配电流源通过AIN0/REF0P引脚在4线RTD上产生10µA至1.6mA的电压，以根据RTD电阻精确测量温度。这个电流首先通过顶部RTD电缆的寄生电阻R(C)。然后通过4线RTD和底部RTD电缆寄生电阻R(C)。最后，电流通过R(REF) 4K?电阻在REF1P引脚处建立参考电压。

测量的RTD电阻精度也完全取决于R(REF)的精度。像3线制RTD拓扑一样，在AIN1和AIN2之间测量RTD上的电压降。在2线制和3线制RTD中看到的电压误差在4线制RTD拓扑中不存在，因为没有电流流过连接在输入AIN1和AIN2的电缆的寄生电阻。因此，4线RTD是最准确的测量方法。

图3显示了使用MAX11410的4线RTD温度测量。

图3  使用MAX11410测量4线RTD

测量额外的rtd

MAX11410有10个通道可用。对于2线RTD拓扑，只能实现三组RTD，因为每个RTD使用三个通道。3线和4线的RTD只能使用两组RTD，因为每个RTD需要四个通道。如果需要，可以使用外部多路复用器或MAX4735等开关来实现额外的rtd。

通过增加一个MAX4735开关，rtd的数量可以增加一倍。将开关置于NC1和NC2引脚，选择RTD1(图4)。将开关置于NO1和NO2，选择RTD2。

图4 使用MAX11410和开关测量额外的rtd

结论

MAX11410实现了内部可编程匹配励磁电流源和比例特性，可使用三种不同类型的rtd(2线、3线和4线)进行精确温度测量。消除了3线制rtd和4线制rtd中长电缆的寄生电阻误差(假设电缆的上、下寄生电阻R(C)相同)。此外，测量的温度精度仅取决于参考电阻R(REF)的精度。因此，不需要外部电压基准，节省了电路板空间和系统成本。