三線制PT100測溫容易忽略的設計細節

高精度三線制PT100測溫電路容易遇到PCB走線電阻差異導致的測量精度下降問題，看似簡單的走線，可能引入0.1℃及以上偏差。本文進行量化分析，并探討相應的解決方法。

PCB走線電阻的影響程度

PT100三線制測量方法，通過引線電阻相減的方式，抵消引線電阻。當三根引線的阻值不相等時，則引入測量誤差。PCB的輸入端子至ADC走線，是PT100引線的一部分，同樣會引入測量誤差。誤差值可以通過走線阻值的差值和PT100的平均溫度系數換算。

PT100的平均溫度系數為0.385Ω/℃，38.5mΩ對應0.1℃的溫度變化。PCB走線考慮常用的10mil線寬、1oz銅層厚度，如果走線長度差異為25mm，其直流電阻為42.6mΩ，換算成溫度偏差為0.11℃，是一個明顯的誤差。走線長度差異為5mm，直流電阻變為8.5mΩ，換算成溫度偏差為0.02℃，則基本可以忽略。

星形走線和等長走線

PT100的三線制測量電路，在多通道應用時，激勵電流的返回路徑為多個通道共用。該返回路徑在PCB上共用走線時，走線長度將更長。以 高精度測溫模塊ZAM6228 為例，下圖中，如果通道CH1離ADC近，它的A、B線PCB走線短，C線由于4個通道共用，需要在PCB上需要額外經過另外3個通道CH2~CH4的接線端子，走線更長。使用常規的5.08mm間距工業端子時，每個通道有3個位端子，C線PCB走線長度多出3*3*5.08=45.7mm，如果用10mil走線寬度，對應的溫度偏差約為0.2℃。

在PCB上使用星形走線，并通過PCB軟件做等長走線，可以輕松解決走線電阻引入溫度偏差的問題。以高精度測溫模塊ZAM6228為例，下圖中，星形走線是指每通道的C線單獨從模塊引腳走線至對應的輸入端子。而每個通道的A、B、C三根線，通過PCB軟件做等長走線，可以使得走線長度差異小于5mm。

ZAM6228模塊的評估板使用了星形走線和等長走線，如下圖所示。經測試，PCB走線引入偏差不到0.01℃，對于模塊自身0.02%+0.1℃的測溫精度，可以忽略，可以完整的得到高測溫精度。