2 恒压分压式三线制测量电路

2．1 测量原理

这里所使用的恒压分压式三线制法测电阻可以排除导线电阻的干扰，其等效原理图如图2所示。其中Rt为热电阻。r为导线等效电阻。VR为基准参考电压，VAD是A／D转换器的参考电压，β为电压放大倍数。

从式（3）可以看出：在已知RV和VR的情况下，欲求Rt只需测出V2和V1，而与导线电阻r没有关系。且测量精度只取决于RV的精度与V1，V2的测量精度。在电桥法中无法消除的导线电阻在恒压分压式三线制方法中被完全消除。

由于热电阻当有电流通过时，会引起自身温度升高，所以必须考虑其本身自热误差，即必须考虑流过热电阻的电流所引起的升温误差。常用的Pt100热电阻驱动电流约为1 mA。0℃时相当于自热功率约0．1 mW，在高精度测量时，应进一步降低自热功率，减小自热误差。这里设置VR=2.5V，RV=10kΩ，则自热功率约为0．006 mW。

2．2 提高测量精度措施

与三线制平衡电桥法相拟，图2所示的电路输出电压V1与V2数值较小，还应加入一级电压放大后，再进行A／D转换。参考电压VR一般由精密恒压源提供稳定的电压信号，此外单片机软件在数学计算上选择适当的算法和字长时，该计算误差也可不计。但放大电路的放大倍数β和RV会因元器件个体而异，特别是在批量生产时元器件的精度难以保证统一，因此对一个具体输入电路而言，还需考虑β和RV带来的误差。

为了消除β和RV带来的误差，可以通过标定法，在仪表生产时进行自动标定计算，求得实际电路的β和RV值，再将这两个参数记录在仪表的非易失存储器中，在仪表进行温度测量时，读取该参数按式（1）进行计算，从而得到精确的测量温度。

如果把图2中长导线用尽可能短的导线代替（即r=O），并以精密电阻R代替热电阻Rt，VAD是A／D转换器的参考电压，β为电压放大倍数，其余部分保持不变，则有：

式（4）中，R是已知阻值的精密电阻；D是A／D转换的结果，该结果可方便地从仪表显示装置中读出；VR与VAD是基准电压，为恒定的常量；β为电路的总放大倍数；K是A／D转换的比例因子，如对于14位的A／D转换器，K=214。那么式（2）中只有2个未知数RV和β。对于一个具体输入电路，如果取2个阻值已知的精密电阻R1、R2分别接入图2所示电路进行标定（标定时，尽量使r=0），就可以得到一个二元一次方程组。这样，对于一个具体输入电路而言，可从方程组解出β和RV，其结果如下：