如安在SPICE中构建铂RTD传感器模型

  KWIK（技能窍门与归纳常识）电路运用笔记供给应对特定规划应战的分步攻略。关于给定的一组运用电路要求，本文阐明了怎么运用通用公式应对这些要求，并使它们轻松扩展到其他相似的运用标准。该传感器模型支撑对电阻温度检测器(RTD)的电气和物理特性进行模型运用了描绘RTD（其将温度转化为电阻）物理行为特性的参数。它还供给了一个典型的鼓励和信号调度电路，运用该电路可演示RTD模型的行为。

  RTD是阻性元件，其电阻随气温改变而改变。RTD的行为已为人所熟知，可用于进行精细温度丈量，精度可达0.1°C以下。RTD一般由一段缠绕在陶瓷或玻璃芯周围的导线构成，但也能够由镀在衬底上的厚膜电阻构成。运用的电阻丝一般是铂，但也能够是镍或铜。PT100是一种常见的RTD，由铂制成，在0°C时电阻为100 Ω。其他的还有在0°C时电阻为200、500、1000和2000 Ω的RTD元件。铂RTD电阻与温度的联系由Callendar-Van Dusen (CVD)方程来描绘。方程1描绘了PT100 RTD在0°C以下的RTD电阻，方程2描绘了其在0°C以上的RTD电阻。

  此RTD模型（图2）运用LTSPICE进行仿真，但也与PSPICE兼容。运用该模型，用户都能够模仿参阅鼓励电流的传感器负载，并将信号调度电路连接到RTD。这样就能够对全部共模、差分和源阻抗效应进行仿真。该模型假定RTD电阻随温度而改变。仅对标称传感器标准进行建模。T1是模型运用的参数，表明描绘RTD行为的方程中的温度。这与SPICE中运用的表明大局温度的变量temp不同。这种办法使模型能够仅演示RTD的行为，而不或许影响电路中其他元器件的功用。

  1.运用一个电流源鼓励传感器模型，电流源的作用是让RTD电阻可当作电压来丈量。

  2.将RTD传感器输出连接到用于共模、差分、满量程和精度仿真的恣意高输入阻抗信号调度电路。

  3.将SPICE参数步进(.step param)与直流剖析(.op)结合运用，从作用于传感器模型的最小温度扫描到最大温度。

  1.运转SPICE仿真（运用扫描参数），承认RTD输出电压与给定温度的预期输出共同。请注意，Vrtd = (Vrtd+) – (Vrtd-)

  规划仿线°C的RTD温度扫描。表1显现了RTD输出电压的仿真值与核算值示例（运用Callendar-Van Dusen方程）。

  和1mA鼓励电流的仿真电压与温度的联系图传感器模型的典型运用电路如图4所示。Vc由对4.096V基准电压进行分压而生成，所选的Vc值应在AD8538运算放大器的直流共模规模内，当将其作用于高精度(0.1%) 3.01kΩ电阻时，发生大约1mA的RTD鼓励电流。AD8538设置的高环路增益迫使经过RTD模型的鼓励电流为：

  两个499Ω电阻为AD8538的输入和输出引脚供给ESD维护，1nF电容用于EMI和RFI滤波，2.2nF电容用于保证环路稳定性。RTD输出电压由AD8422外表放大器进行调度，在该外表放大器的RG端子之间放置一个2.21kΩ电阻，以将其增益设置为9.959。挑选该增益值是为了将AD8422的输出电压保持在相同运用4.096V基准电压的ADC的输入规模内。AD8422输入端的电阻和电容的作用是在实践运用中对注入线缆的噪声进行差分和共模滤波。用于增益和滤波的电阻和电容值依据AD8422的数据手册做出合理的挑选。图5显现了运用电路的仿真输出电压与温度的联系图。尽管此运用电路运用2线RTD模型，但它能够轻松调整为3线V电压源，原理图将其包含在内，这样节点标签不会抵触（SPICE仿真东西不支撑两个不同节点称号指示相同节点）。0V电压源对仿真成果没有影响（表现为短路），而且有助于使RTD模型更好地模仿RTD传感器在实践运用中的物理接线方法。相同，这些模型可针对PT200、PT500、PT1000和PT2000 RTD做调整，只需将原理图中的R0值设置为所需RTD的相应值（0°C时的电阻）即可。表2显现，在整个温度规模内，RTD电压都坐落AD8422线性运转所需的输入规模内，而且运用电路的总输出电压坐落运用4.096V基准电压的ADC的输入规模内。请注意，LT1461可用于供给此基准电压，但出于简化原理图的原因，图中未将其包含在内。

  钻石图东西是一个网络运用程序，可生成特定装备的输出电压规模与输入共模电压联系图，也被称为钻石图，适用于

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