這期的電路來自隔壁群群友，電路圖為群友的一個離職的同事畫的，算是接手的別人的項目，電路為一個PT100的測溫電路，也算是一個比較經(jīng)典的錯誤，分享給大家。由于電路圖來自群友，所以公眾號對電路圖重畫，但是原理圖網(wǎng)絡及器件取值不變。

電路圖：

電路圖為一個橋式的電路，橋式電路輸出電壓給儀表放大器，然后儀表放大器將差分電壓放大后交給單片機的ADC采集。不過目前看來電路圖出的問題不止一點兩點，分析完問題后會挨個指出，所以下圖也只供看看，千萬不要抄。

問題描述：

PT100測溫異常，當環(huán)境溫度為160℃左右時，儀表運放輸出不動了，但是此時輸出并未到儀表運放的供電電壓，按計算Vout=0.239V*12=2.87V，但是實測只有2.5V不到。

問題分析：

由于儀表運放輸出飽和導致，首先通過查表可得當環(huán)境溫度為160℃時，PT100電阻阻值大概為161Ω，所以通過計算可得，此時電橋輸出共模電壓為0.646V，差模電壓為0.239V。

通過儀表運放的規(guī)格書可求得該電路圖增益為12倍，計算公式如下所示：

然后去ADI官網(wǎng)，找到儀表放大器鉆石圖工具，將剛剛求得的共模電壓，差模電壓，外圍電阻，電壓輸入到工具內。

然后就可以得到一個輸入范圍和儀表運放內部限制的一個鉆石圖，通過鉆石圖我們可以看出，在共模電壓為0.526V~0.646V，差模電壓為0~0.239V時，工作范圍會有一部分超過儀表運放的限制（圖中的灰色部分）。所以說會導致儀表運放在工作范圍內的某些電壓范圍異常，功能表現(xiàn)為某個溫度點測溫輸出異常。

通過上圖可以看出，當160℃時，對應差分電壓為0.239V，共模電壓為0.646V，此時大概在這個位置，對應輸出電壓大概為2.3V左右。

同時也可以通過工具看到此時儀表運放的內部結構電壓圖，可以看到上圖中的運放已經(jīng)有一個輸出超出了工作范圍。由于沒有負壓，所以說下圖中框選的運放是不會輸出-0.288V的，只會輸出0V左右，所以最終輸出也不會是2.87V，而是大概2.3V左右。

并且可以看到ADI給出的解決方案：

所以給到群友的解決方案是，降低增益，因為群友不想改PCB，那么改增益電阻是最簡單的方式。例如將增益調為6倍。不過也可以通過鉆石圖看出，調整增益可以滿足測到160℃，但是仍有一小部分超范圍。

最好還是調整到工作電壓范圍完全在白色區(qū)域，例如再降低增益的同時再增加一個0.3V的Vref，那么就可以讓工作電壓范圍完全滿足儀表運放的內部限制。

由此問題可以解決。但是這個電路還是有其他問題，第一個問題是激勵電流太大；第二個問題是電路連接有問題。

激勵電流太大：

群友的電路圖大概可以計算PT100的激勵電流為5mA左右，一般是不會放這么高的激勵電流，就算是這么高的激勵電流也是脈沖式的，短暫激勵然后測量然后關斷。

以YAGEO的PT100電阻32208522為例，其手冊中有注明測量電流范圍為0.3~1mA，即不能對PT100施加過大的激勵電流；原因也很簡單，因為PT100為電阻性溫度傳感器，溫度越高電阻越大。而激勵電流大的話，會增加PT100自身發(fā)熱，從而導致PT100測溫誤差。

電路連接問題：

從電路圖可以看出，群友的同事是畫的一個三線制的PT100電路，即需要使用電路來抵消PT100線阻所帶來的誤差；但是從電路圖結構來看，并不能抵消誤差，因為右橋臂產(chǎn)生的電壓中沒有包含線阻所產(chǎn)生的電壓。

由于群友的原理圖并未標出接線方式，所以按照理解，接線方式應該如下所示：

按照PT100的電流路徑，可以得出最終輸送給儀表運放+IN（Vp）的電壓為：

Vp=V(PT100)+V線阻2+V線阻3（拋開R5不算）

而輸送給儀表運放-IN（Vn）的電壓為R4兩端的電壓，那么并不包含線阻：

Vn=V（R4）

因為最終輸出Vout=Gain*（Vp-Vn）=Gain*（V(PT100)+V線阻2+V線阻3-V（R4）），可以看出線阻并未抵消掉。所以這種原理圖的畫法是錯誤的。PT100一攝氏度大概對應0.3Ω左右，那么輕輕松松的線阻就會引入誤差。

正確的接法應該如下（當然激勵電流還是很大，不要抄）：

總結：

首先感謝您閱讀到這里，感謝您的點贊分享和留言。這個電路可能還存在其他的問題，也歡迎大家評論區(qū)討論。硬件新手上路難免遇坑，所以希望大家互相幫助，相互渡過難關。抄電路圖也得小心點抄，不然遇到了坑也不知道。