基于差分放大电路的PT100电路仿真

1.差分放大电路

通过差分放大电路可以对电压差值进行放大，其计算公式如下：

仿真测试结果如下：

2.仪表用放大电路

经典三运放仪表用放大器原理图以及输出电压公式如下所示：

在LTspice中搭建的电路如下图所示：

仿真测试结果如下：

3.基于差分放大电路设计的PT100测试仿真电路

PT100作为热敏电阻，主要成分为铂，其工作原理也是基于铂电阻的温度特性:当温度为0℃时其电阻为100Ω，而铂材料的电阻随温度变化而变化，且变化规律近似为线性（温度每变化1℃，阻值变化约为0.385Ω），因此可以通过测量PT100的电阻值而计算出所处环境的温度。
在实际工业使用过程中，当被测温点远离测量仪表所处的控制室时，PT100传感器的导线会较长，而导线所产生的电阻将引起测量误差，因此采用三线制来消除导线引入的误差。在三线制接法中，通过使用三根导线，其中有两根专门用于电流传输，使得测量的电压降仅受温度传感器的电阻影响。电流源的两根线可以平衡掉导线电阻引起的误差，从而只测量到传感器本身的电阻。
在实际运用中，需要恒流源来作为输入。对作为电阻元件的PT100而言，通电后不可避免会产生自热效应，从而引起自热误差，因此测量电流最好小于1mA。
LTspice中没有PT100的模型，因此我们可以选择一个电阻，用时间变化模拟温度变化，然后得到不同阻值的PT100的仿真结果。
然后我们就可以利用差分放大电路来对电压值进行放大，搭建PT100的测温电路了。
搭建的电路如下：

仿真测试结果如下：

电流大于1mA，将输入电压5V改为2V，得到仿真结果如下：