一种三线制热电阻采集电路及测量电路、电子设备的制作方法

本申请涉及电子设备，特别是涉及一种三线制热电阻采集电路及测量电路、电子设备。

背景技术：

1、现今，热电阻测温在工业控制中非常广泛，其主要应用在工业领域测温及恒温控温，特别是对温度环境要求严苛的场景要求更高精度的测温方案。

2、然而，现有的热电阻测量电路的基准电源电压通常存在电压纹波，以致极大地影响了测量精度；且因三线制热电阻的线阻存在，在长距离的热电阻测温中，测量精度也较低，一致性较差。

技术实现思路

1、本申请主要解决的技术问题是提供一种三线制热电阻采集电路及测量电路、电子设备，能够解决现有技术中的三线制热电阻采集电路测量精度较低，测量一致性也较差的问题。

2、为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种三线制热电阻采集电路，其中，该三线制热电阻采集电路包括：镜像恒流源电路；比例采样电路，耦接镜像恒流源电路，并用于与三线制热电阻耦接；可编程运算放大电路，耦接镜像恒流源电路和比例采样电路，并用于与三线制热电阻耦接；模数转换电路，模数转换电路耦接比例采样电路和可编程运算放大电路，并用于与信号处理电路通信连接；其中，比例采样电路用于接收镜像恒流源电路发送的第一镜像电流，以利用第一镜像电流得到比例采样电压；可编程运算放大电路利用输入差分电压得到运算放大信号；其中，输入差分电压为三线制热电阻接收镜像恒流源电路发送的第一镜像电流和第二镜像电流，以利用第一镜像电流和第二镜像电流得到的待测热电阻电压；模数转换电路用于接收比例采样电压和运算放大信号，并利用比例采样电压将运算放大信号转换为数字测量信号，以发送给信号处理电路。

3、其中，镜像恒流源电路具有第一电流输出端和第二电流输出端，比例采样电路具有第一采样端和第二采样端，可编程运算放大电路具有正向输入端、反向输入端、接地端以及运算输出端，模数转换电路具有正基准电压端、负基准电压端、转换输入端以及转换输出端，第一采样端耦接第一电流输出端，第二采样端用于与三线制热电阻的第一端耦接，正向输入端耦接第一采样端，反向输入端耦接第二电流输出端，并用于与三线制热电阻的第二端耦接，接地端用于与三线制热电阻的第三端耦接，正基准电压端耦接第一采样端，负基准电压端耦接第二采样端，转换输入端耦接运算输出端，转换输出端用于与信号处理电路通信连接；其中，第一电流输出端用于将第一镜像电流输出给比例采样电路，并经比例采样电路输出给三线制热电阻的第一端和正向输入端，第二电流输出端用于将第二镜像电流输出给反向输入端和三线制热电阻的第二端，第一镜像电流与第二镜像电流相同，输入差分电压为三线制热电阻的热电阻值与第一镜像电流之间的乘积。

4、其中，三线制热电阻采集电路还包括电压抬升电路，电压抬升电路的第一端用于与三线制热电阻的第三端耦接，电压抬升电路的第二端耦接可编程运算放大电路的接地端。

5、其中，三线制热电阻采集电路还包括多通道切换开关电路，多通道切换开关电路耦接第二电流输出端、比例采样电路的第二端、正向输入端以及反向输入端，并用于与至少两个三线制热电阻耦接，以选择性地将至少两个三线制热电阻中任一个的第一端和第二端分别与比例采样电路的第二端和第二电流输出端相耦接。

6、其中，多通道切换开关电路包括第一切换开关子电路和第二切换开关子电路，第一切换开关子电路耦接比例采样电路的第二端，并用于与至少两个三线制热电阻耦接，以选择性地将至少两个三线制热电阻中任一个的第一端与比例采样电路的第二端相耦接；第二切换开关子电路耦接第二电流输出端，并用于与至少两个三线制热电阻耦接，以选择性地将至少两个三线制热电阻中任一个的第二端与第二电流输出端相耦接。

7、其中，多通道切换开关电路还包括第三切换开关子电路和第四切换开关子电路，第三切换开关子电路耦接正向输入端，并用于与至少两个三线制热电阻耦接，以选择性地将至少两个三线制热电阻中任一个的第一端与正向输入端相耦接；第四切换开关子电路耦接反向输入端，并用于与至少两个三线制热电阻耦接，以选择性地将至少两个三线制热电阻中任一个的第二端与反向输入端相耦接。

8、其中，正基准电压端的输入电压不大于信号处理电路的最大采样量程电压；正基准电压端的输入电压为：vref+=(rref+rk+rl1+rtd)*i1+(rl3+rr)*(i1+i2)；其中，rref为比例采样电路的等效电阻值，rtd为热电阻值，rl1为三线制热电阻a端导线等效电阻值，rl3为三线制热电阻c端导线等效电阻值，rr为电压抬升电路的等效电阻值，rk为多通道切换开关电路的等效电阻值，i1为第一镜像电流，i2为第二镜像电流。

9、其中，三线制热电阻采集电路还包括滤波电路，滤波电路耦接在运算输出端和转换输入端之间。

10、为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种三线制热电阻测量电路，其中，该三线制热电阻测量电路包括三线制热电阻采集电路和信号处理电路，三线制热电阻采集电路通信连信号处理电路；其中，该三线制热电阻采集电路为如上任一项所述的三线制热电阻采集电路。

11、为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种电子设备，其中，该电子设备包括外壳及连接外壳的信号功能电路；其中，信号功能电路为如上任一项所述的三线制热电阻采集电路，或如上所述的三线制热电阻测量电路。

12、本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供的三线制热电阻采集电路中的比例采样电路用于接收镜像恒流源电路发送的第一镜像电流，以利用第一镜像电流得到比例采样电压，可编程运算放大电路利用输入差分电压得到运算放大信号，该输入差分电压具体为三线制热电阻接收镜像恒流源电路发送的第一镜像电流和第二镜像电流，以利用第一镜像电流和第二镜像电流得到的待测热电阻电压，模数转换电路用于接收比例采样电压和运算放大信号，并利用比例采样电压将运算放大信号转换为数字测量信号，以发送给信号处理电路实现测温计算，从而能够通过将比例采样电路两端的电压施加至模数转换电路，并形成等电势，以消除模数转换电路基准电源电压纹波带来的误差，从而有效提升对三线制热电阻的测量精度；且通过镜像恒流源电路对应向三线制热电阻输出第一镜像电流和第二镜像电流也有效抵消了三线制热电阻的线阻对测量的影响，在长距离的热电阻测温中，也有效保证了测量的精度及一致性。

技术特征：

1.一种三线制热电阻采集电路，其特征在于，所述三线制热电阻采集电路包括：

2.根据权利要求1所述的三线制热电阻采集电路，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的三线制热电阻采集电路，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的三线制热电阻采集电路，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的三线制热电阻采集电路，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的三线制热电阻采集电路，其特征在于，

7.根据权利要求4-6中任一项所述的三线制热电阻采集电路，其特征在于，

8.根据权利要求1-6中任一项所述的三线制热电阻采集电路，其特征在于，

9.一种三线制热电阻测量电路，其特征在于，所述三线制热电阻测量电路包括三线制热电阻采集电路和信号处理电路，所述三线制热电阻采集电路通信连所述信号处理电路；

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括外壳及连接所述外壳的信号功能电路；

技术总结
本申请公开了一种三线制热电阻采集电路及测量电路、电子设备，其中，该三线制热电阻采集电路包括：镜像恒流源电路、比例采样电路、可编程运算放大电路以及模数转换电路；比例采样电路用于接收、并利用镜像恒流源电路发送的第一镜像电流得到比例采样电压；可编程运算放大电路利用输入差分电压得到运算放大信号；其中，输入差分电压为三线制热电阻接收、并利用镜像恒流源电路发送的第一镜像电流和第二镜像电流得到的待测热电阻电压；模数转换电路用于接收比例采样电压和运算放大信号，并利用比例采样电压将运算放大信号转换为数字测量信号。通过上述方式，本申请中的三线制热电阻采集电路能够有效提升对三线制热电阻的测量精度，且一致性较好。

技术研发人员：吴伟生,邱珊珊,林霄舸
受保护的技术使用者：深圳麦格米特电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23