恒芯微24位高精度ADC芯片HCT6931 4路RTD设计说明

时间： 2024-02-02 来源：恒芯微官网

技术问答

本设计采用1颗HCT6931，实现4路RTD阻值数据采集。可用于两线，三线，四线RTD测量。

评估板主要功能如下：

1、实现对HCT6931的通讯控制。

2、实现模拟开关控制选择。

3、实现4路RTD数据采集。

功能框图

评估板包含电源，HCT6931芯片，RTD采样电路，基准电压采样电路，开关芯片电路及RTD接口部分，功能框图如下图所示。本评估板需外接MCU进行HCT6931和模拟开关控制，实现RTD数据采集。

以三线RTD为例，HCT6931输出2路电流源经过开关芯片选择导通流入RTD;RTD得到的采样信号经开关芯片选择差分输入HCT6931芯片;电流源经过RTD后，再经开关芯片选择流经精密电阻后到地，精密电阻上的电压作为ADC基准输入HCT6931芯片。

HCT6931芯片

HCT6931为一款SPI接口的8通道、24位高精度ADC芯片，内置1~128倍可编程的低噪声仪表放大器、高精度Sigma-Delta ADC，同时内部集成两路精准电流源、高性能温度传感器、5ppm/℃的高精度基准电压源、偏置电压输出电路、精准内部RC时钟源。

可用于各类高性能温度传感器(热电偶、2~4线RTD电阻等)、分析天平、工业过程控制、直流/交流电能测量、仪器仪表等各类需要高精度和低零漂测量的应用场合。

软件设计

软件设计以三线PT100为例，RTD最大阻值取200欧，使用的基准参考电阻3.9K。

根据公式：V采样信号x增益<基准电压，为保证电流源输出精度，要求电源电压高于电流源输出端0.8V。

推荐配置：

IDAC0/IDAC1：选用500μA档位

增益：选用32倍

数据率：根据实际需求选用，默认采用25Hz

基准源：配置为外部基准

以通道序号1的RTD为例，初始化时IDAC0，IDAC1输出500uA电流，开关芯片选通到IOUT0_CH1，IOUT1_CH1，AIN_P_CH1，AIN_N_CH1，REF_CH1导通，电流IDAC0经过TC1+进入RTD，IDAC1经过TC1-进入RTD(补偿电流)，最终IDAC0，IDAC1都经过基准参考电阻到地，基准电压采用基准参考电阻上的电压。

程序流程：

阻值计算公式：

2线RTD：R采样电阻=AD转换值/增益/2^23*R基准采样电阻阻值

3线RTD：R采样电阻=AD转换值/增益/2^23*R基准采样电阻阻值*2

4线RTD：R采样电阻=AD转换值/增益/2^23*R基准采样电阻阻值

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