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PT100 Messverstärker - Dimensionierungsfragen

30/05/2008 - 13:30 von Dennis Köhn | Report spam
Heyho!

Nun sind inzwischen AD7793 Muster samt SMD->DIL Adapter da und der
ATMEGA plaudert fleißig erste SPI-Fragmente. Daher kann/muß ich nun
endlich die konkrete Planung der Hardware abschließen, bei der folgende
Berechnungen zustande kamen. Bitte gebt mir Feedback, ob sie soweit
stimmen und auch praktikabel sind, da dies ja mein erstes ADC-Projekt
wird und ich leider auf keine Erfahrung zurückgreifen kann.

Btw: Die Entscheidung ist nun eindeutig fürs PT100 und gegen NTC o.Ä.
gefallen. PT100 ist hier in der Arbeitsgruppe seit vielen Jahren
bekannt, der Lieferant zuverlàssig und letztlich sind ~0.001 K Auflösung
auch genau genug.

Es ergibt sich für den gewünschten Temperaturbereich von 20-200 °C mit
etwas Raum oben und unten:

R(PT100/0°) = 100 Ohm
R(PT100/210°) = ~180 Ohm
I(const.) = 0.001 A

U=R*I =>
U(PT100/0°) = 0.1 V
U(PT100/210°) = ~0.18 V

mit gain = 16 =>
U(ADC/0°) = 1.6 V
U(ADC/210°) = ~2.88 V

Die Referenzspannung würde ich mit Pràzisionsshunts aus der zweiten
Konstantstromquelle erzeugen. Diese sollten dann Werte von 1.6 K und 2.9
K haben, so daß an Ref(-) 1.6 V und an Ref(+) 2.9 V anliegen, der
CM-Bereich 1lso 1.3 V breit ist.

Für einen gain von 16 gibt das Datenblatt 0.1 müV noise (RMS) und eine
Auflösung von 21.5 Bit (RMS ?!) respektive 19 Bit (p-p ?!) an. Für den
von mir angestrebten Bereich von etwa 200 K bedeutet das auf die 19 Bit
bezogen eine Temperaturauflösung von < 0.0004 K - mehr als ausreichend.
Auch das Rauschen liegt unterhalb der Auflösung von etwa 2.5 müV. Alles
bezogen auf bipolare Konfiguration - bei unipolarer gewinne ich ja sogar
nochmal 1 Bit... :-)


Nun gibt es leider auch noch eine Unklarheit, die mir einen Strich durch
die Rechnung machen könnte: Das Datenblatt spricht auf Seite 3 von
"Absolute AIN Voltage Limits", für die in meinem Fall ja Vmin = GND+300
mV und Vmax = AVDD - 1.1 V gelten würde. Die Frage ist nun, ob damit die
Spannungen am ADC oder die Spannungen am PIN des Bauteils gemeint sind.
Letzteres macht irgendwie recht wenig Sinn, da ein hoher gain zu
unmöglichen Spannungen führt aber ich frage lieber noch einmal nach.

Liebe Grüße,
Dennis
 

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#1 Udo Piechottka
30/05/2008 - 18:10 | Warnen spam
Dennis Köhn schrieb:
Nun gibt es leider auch noch eine Unklarheit, die mir einen Strich durch
die Rechnung machen könnte: Das Datenblatt spricht auf Seite 3 von
"Absolute AIN Voltage Limits", für die in meinem Fall ja Vmin = GND+300
mV und Vmax = AVDD - 1.1 V gelten würde. Die Frage ist nun, ob damit die
Spannungen am ADC oder die Spannungen am PIN des Bauteils gemeint sind.
Letzteres macht irgendwie recht wenig Sinn, da ein hoher gain zu
unmöglichen Spannungen führt aber ich frage lieber noch einmal nach.



Ein kurzes Überfliegen des Datenblattes sagt mit, dass bei Verstàrkungen
von 4..128 die Eingangsspannung an einem beliebigen Eingangspin in
diesem Bereich bleiben sollte. Das ist sozusagen der Aussteuerbereich
der Eingànge. Unabhàngig von der differentielllen Spannung solten beide
Eingànge eines Differenzpaares in diesem Bereich bleiben.
Was soll denn die Angabe eines Knotens innerhalb des Chips nutzen?

Musst Du wohl nochmal den Taschenrechner anwerfen...

- Udo

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