 这期的电路来自隔壁群群友，电路图为群友的一个离职的同事画的，算是接手的别人的项目，电路为一个PT100的测温电路，也算是一个比较经典的错误，分享给大家。由于电路图来自群友，所以公众号对电路图重画，但是原理图网络及器件取值不变。电路图： 电路图为一个桥式的电路，桥式电路输出电压给仪表放大器，然后仪表放大器将差分电压放大后交给单片机的ADC采集。不过目前看来电路图出的问题不止一点两点，分析完问题后会挨个指出，所以下图也只供看看，千万不要抄。  问题描述： PT100测温异常，当环境温度为160℃左右时，仪表运放输出不动了，但是此时输出并未到仪表运放的供电电压，按计算Vout=0.239V*12=2.87V，但是实测只有2.5V不到。 问题分析： 由于仪表运放输出饱和导致，首先通过查表可得当环境温度为160℃时，PT100电阻阻值大概为161Ω，所以通过计算可得，此时电桥输出共模电压为0.646V，差模电压为0.239V。  通过仪表运放的规格书可求得该电路图增益为12倍，计算公式如下所示：  然后去ADI官网，找到仪表放大器钻石图工具，将刚刚求得的共模电压，差模电压，外围电阻，电压输入到工具内。  然后就可以得到一个输入范围和仪表运放内部限制的一个钻石图，通过钻石图我们可以看出，在共模电压为0.526V~0.646V，差模电压为0~0.239V时，工作范围会有一部分超过仪表运放的限制（图中的灰色部分）。所以说会导致仪表运放在工作范围内的某些电压范围异常，功能表现为某个温度点测温输出异常。  通过上图可以看出，当160℃时，对应差分电压为0.239V，共模电压为0.646V，此时大概在这个位置，对应输出电压大概为2.3V左右。  同时也可以通过工具看到此时仪表运放的内部结构电压图，可以看到上图中的运放已经有一个输出超出了工作范围。由于没有负压，所以说下图中框选的运放是不会输出-0.288V的，只会输出0V左右，所以最终输出也不会是2.87V，而是大概2.3V左右。  并且可以看到ADI给出的解决方案：  所以给到群友的解决方案是，降低增益，因为群友不想改PCB，那么改增益电阻是最简单的方式。例如将增益调为6倍。不过也可以通过钻石图看出，调整增益可以满足测到160℃，但是仍有一小部分超范围。  最好还是调整到工作电压范围完全在白色区域，例如再降低增益的同时再增加一个0.3V的Vref，那么就可以让工作电压范围完全满足仪表运放的内部限制。  由此问题可以解决。但是这个电路还是有其他问题，第一个问题是激励电流太大；第二个问题是电路连接有问题。 激励电流太大： 群友的电路图大概可以计算PT100的激励电流为5mA左右，一般是不会放这么高的激励电流，就算是这么高的激励电流也是脉冲式的，短暂激励然后测量然后关断。 以YAGEO的PT100电阻32208522为例，其手册中有注明测量电流范围为0.3~1mA，即不能对PT100施加过大的激励电流；原因也很简单，因为PT100为电阻性温度传感器，温度越高电阻越大。而激励电流大的话，会增加PT100自身发热，从而导致PT100测温误差。   电路连接问题： 从电路图可以看出，群友的同事是画的一个三线制的PT100电路，即需要使用电路来抵消PT100线阻所带来的误差；但是从电路图结构来看，并不能抵消误差，因为右桥臂产生的电压中没有包含线阻所产生的电压。 由于群友的原理图并未标出接线方式，所以按照理解，接线方式应该如下所示：  按照PT100的电流路径，可以得出最终输送给仪表运放+IN（Vp）的电压为： Vp=V(PT100)+V线阻2+V线阻3（抛开R5不算）  而输送给仪表运放-IN（Vn）的电压为R4两端的电压，那么并不包含线阻： Vn=V（R4）  因为最终输出Vout=Gain*（Vp-Vn）=Gain*（V(PT100)+V线阻2+V线阻3-V（R4）），可以看出线阻并未抵消掉。所以这种原理图的画法是错误的。PT100一摄氏度大概对应0.3Ω左右，那么轻轻松松的线阻就会引入误差。  正确的接法应该如下（当然激励电流还是很大，不要抄）：  总结： 首先感谢您阅读到这里，感谢您的点赞分享和留言。这个电路可能还存在其他的问题，也欢迎大家评论区讨论。硬件新手上路难免遇坑，所以希望大家互相帮助，相互渡过难关。抄电路图也得小心点抄，不然遇到了坑也不知道。 除了每天处理项目上的事情外，还需要不断的提高自己的水平，完善自己的知识体系。好在事不必躬亲，平时除了参考芯片供应商提供的电路图或者现有产品的成熟设计外，也可以看看我为大家整理的资料（硬件工程师设计参考材料）。 不管遇到什么困难，都要记住，它们都是暂时的，唯有坚持是永恒的。 █ 最后的话 一个人可以走得很快，但一群人才能走得更远。小新的知识星球已经有200+球友加入了，如果你也需要一个良好的学习环境，戳链接 加入我们吧。这是一个硬件学习指南 + 项目实战 + 简历修改 + 面试辅导的私密圈子，你可以阅读星球置顶，提问、帮你制定学习计划、和球友一起成长。 星球目前已经购买很多资料和书籍，所有的资料都会经过我的筛选，再推荐给大家，这笔投资绝对物超所值！每天不到1块钱！ 目前置顶帖里已经沉淀了非常多优质的学习资源，相信能帮助你走的更快、更稳、更远！ |
