一種基于PT1000的高精度溫度測量系統設計

　　2 系統電路設計

　　2．1 三線制恒流源驅動電路

　　恒流源驅動電路負責驅動溫度傳感器Pt1000，將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉換成可測量的電壓信號。本系統中，所需恒流源要具有輸出電流恒定，溫度穩定性好，輸出電阻很大，輸出電流小于0．5 mA(Pt1000無自熱效應的上限)，負載一端接地，輸出電流極性可改變等特點。

　　由于溫度對集成運放參數影響不如對晶體管或場效應管參數影響顯著，由集成運放構成的恒流源具有穩定性更好、恒流性能更高的優點。尤其在負載一端需要接地的場合，獲得了廣泛應用。所以采用圖2所示的雙運放恒流源。其中放大器UA1構成加法器，UA2構成跟隨器，UA1、UA2均選用低噪聲、低失調、高開環增益雙極性運算放大器OP07。

　　設圖2中參考電阻Rref上下兩端的電位分別Va和Vb，Va即為同相加法器UA1的輸出，當取電阻R1=R2，R3=R4時，則Va=VREFx+Vb，故恒流源的輸出電流就為：

　　由此可見該雙運放恒流源具有以下顯著特點：

　　1)負載可接地；2)當運放為雙電源供電時，輸出電流為雙極性；3)恒定電流大小通過改變輸入參考基準VREF或調整參考電阻Rref0的大小來實現，很容易得到穩定的小電流和補償校準。

　　由于電阻的失配，參考電阻Rref0的兩端電壓將會受到其驅動負載的端電壓Vb的影響。同時由于是恒流源，Vb肯定會隨負載的變化而變化，從而就會影響恒流源的穩定性。顯然這對高精度的恒流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4這4個電阻的選取原則是失配要盡量的小，且每對電阻的失配大小方向要一致。實際中，可以對大量同一批次的精密電阻進行篩選，選出其中阻值接近的4個電阻。

　　2．2 信號調理電路

　　信號調理電路如圖3所示，放大器UA3對參考電阻Rref的端電壓進行單位放大后得到差分放大器反向輸入端信號，其值為

　　放大器UA4對溫度傳感器Rt(PT1000)的端電壓放大2倍后得到差分放大器的正向輸入端信號，其值為

　　其中，電阻R5和R6的選擇原則與之前恒流源分析中的比例電阻選擇原則相同，即通過對大量普通標稱電阻進行篩選，從中選取阻值最接近的。