本文将讨论精密温度测量系统的设计考虑因素，以及如何在保持测量精度的同时提高系统的EMC性能。我们将以RTD温度测量为例介绍测试结果和数据分析，以便我们能够轻松地从概念开发出原型和产品并走向市场。
表1. 不同类型温度传感器的比较
创建数字温度测量系统时，特别是针对工业和铁路等恶劣环境中的应用时，不仅要关注精度和设计难度，EMC性能也是保持系统稳定的关键特性。系统需要额外的电路和分立器件以提高EMC性能。但是，更多的保护器件意味着更多的误差源。因此，设计具有高检测精度和高EMC性能的温度测量系统是非常具有挑战性的。温度测量系统的EMC性能决定其能否在指定的电磁环境中正常工作。
ADI公司提供各种温度测量解决方案，例如精密模数转换器(ADC)、模拟前端(AFE)、IC温度传感器等。ADI AFE解决方案提供多传感器高精度数字温度测量系统，支持直接TC测量、直接RTD测量、直接热敏电阻测量和定制传感器应用。当增加EMC保护器件时，一些特殊配置可以帮助保持高测量精度。图1显示了经典比率式温度测量电路和计算公式。
图 1. 经典比率式温度测量电路和计算公式
以下部分介绍了温度检测解决方案，以便系统设计人员能够实现出色的EMC性能。
图 2. EMC 保护的 LTC2983 温度测量系统
RTD无疑是高精度温度测量的出色选择，可以测量-200°C至+800°C范围内的温度。100Ω和1000Ω铂RTD最常见，但也可以由镍或铜制成。
最简单的RTD温度测量系统是2线配置，但引线电阻会引入额外的系统温度误差。将两个匹配的电流源施加到RTD（引线电阻应相等），3线配置便可消除引线电阻误差。利用高阻抗开尔文检测直接测量传感器，开尔文配置或4线配置便可消除平衡或不平衡的引线电阻。然而，成本将是4线配置的主要障碍，因为其需要更多电缆，特别是针对远距离温度测量。图3显示了不同的RTD接线配置。考虑到实际的客户用例，本文选择了3线RTD配置并测试其EMC性能。
图 3. 不同 RTD 接线配置：
(a) 2 线，(b) 3 线，(c) 4 线
2线和3线RTD传感器还可以在PCB上使用开尔文配置。当需要将限流电阻和RC滤波器添加到信号链路以保护器件的模拟输入引脚时，这些额外的电阻会引入很大的系统失调。例如，用4线开尔文配置取代2线保护电路可以帮助消除该失调，因为激励电流不会流过这些限流电阻和RC滤波器，保护电阻引起的误差可以忽略不计（参见图4）。欲了解更多信息，请参阅 LTC2986数据手册。
图 4. 4 线配置消除额外的电阻误差
图 5. 温度测量系统的 EMI 事件的三要素
瞬变电压抑制器(TVS)和限流电阻是最常见的保护器件。选择合适的TVS和限流电阻不仅可以提高系统稳健性，还能保持系统的高测量性能。表2显示了TVS器件的主要参数，包括工作峰值反向电压、击穿电压、最大箝位电压和最大反向漏电流。工作峰值反向电压必须高于最大传感器信号，以确保系统正常工作。击穿电压不应比信号电压高很多，以避免产生很宽的无保护电压范围。最大箝位电压决定TVS可以抑制的最大干扰信号电压。反向漏电流会对系统贡献很大的测量误差，因此应选择反向漏电流尽可能小的TVS。
表3. EMI测试结果
TVS和限流电阻有助于保护温度测量系统不受EMC影响。箝位电压越低的TVS，越能保护敏感电路。但反过来，它们可能产生系统误差。为了应对这种情况，我们必须使用具有更高击穿电压的TVS，因为更高的击穿电压意味着在正常工作电压下漏电流更少。TVS漏电流越低，则给系统增加的误差越小。
10. 激励电流旋转配置：
(a) 正向激励流，(b) 反向激励流
或 
为误差因子。
原文转自亚德诺半导体
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