RTD 一般用于橋式電路，如圖1所示。

　　圖 1包含 RTD 的電橋產(chǎn)生與溫度相關(guān)的電壓輸出，但通常具有偏移 0°C 點(diǎn)?！　1 和 R2 為 RTD 和 R3 提供電流，R3 的電阻大約為 RTD 的平均值。這樣，跨橋電壓幾乎與溫度成正比，但存在偏差。請(qǐng)注意“幾乎”這個(gè)含糊其辭的詞！要使傳感器電阻和溫度之間保持精確的線性關(guān)系，R1 和 R2 必須是無(wú)窮大，這意味著驅(qū)動(dòng)電壓無(wú)窮大，這毫無(wú)用處——或者可以用匹配的電流源代替它們，如圖2所示。

　　圖 2在橋中使用匹配電流源可使溫度和輸出之間呈現(xiàn)線性關(guān)系，并幫助我們定義 0 °C 的參考點(diǎn)。仔細(xì)選擇電流可使橋輸出達(dá)到 1 mV / °C。
　　PT100 RTD 使用（精確摻雜的）鉑絲或鉑膜，其電阻定義為 0°C 時(shí)為 100 Ω，100°C 時(shí)為 138.5 Ω。如果橋的每個(gè)支路使用相同的電流，則意味著如果參考電阻 R3 為 100 Ω，則橋在 0°C 時(shí)將完全平衡，輸出端之間的電壓為零。如果每個(gè)支路的電流設(shè)置為 (?T°/?R) 或 (100/38.5) = 2.597…mA，則差分輸出電壓將精確改變 1 mV/°C。使用 DMM 在其毫伏范圍內(nèi)測(cè)量該輸出，將直接顯示溫度。
　　實(shí)用 RTD 電路　　圖 3顯示了如何真正做到這一點(diǎn)。

　　圖 3能夠提供精確 1 mV/°C 的實(shí)用電路。
　　A1-A/Q1/R5 和 A1-B/Q2/R6 構(gòu)成恒流源對(duì)，或者說(shuō)是吸電端，因?yàn)槲覀儗㈦娐奉嵉惯^(guò)來(lái)了。每個(gè)電路的公共參考來(lái)自 D2，這是一個(gè)精密的 1.24 V 參考，已降低至約 1.12 V，這當(dāng)然是 2.597…mA 在 430 Ω 上產(chǎn)生的（理論）電壓。輸出端之間的差分電壓現(xiàn)在正是我們想要的：0°C 時(shí)為 0 V，100°C 時(shí)為 100 mV。（在完美設(shè)計(jì)的世界中，TCR 從絕對(duì)零度到 2044 K（鉑的熔點(diǎn)）都保持不變，我們將使用 2.7315 mA 的電流。）
　　原理圖左側(cè)的其他零碎東西都是無(wú)聊的實(shí)用物品：一個(gè) CR2032 3V 紐扣電池、一個(gè)按壓讀取開(kāi)關(guān)，以及一個(gè)串聯(lián)二極管和電阻器，用于為白色 LED 供電，當(dāng)電池電壓達(dá)到最低可用電壓（約 2.7V）時(shí)，LED 會(huì)變暗，此時(shí)小數(shù)點(diǎn)后第二位開(kāi)始偏移。（如果只是基本用途，那么電源/低電量指示就足以用于實(shí)驗(yàn)室。）測(cè)量的功耗約為 8mA。
　　校準(zhǔn)是必要的，但很容易。要設(shè)置 0°C 點(diǎn)，請(qǐng)將 RTD 浸入碎冰中，并調(diào)節(jié) R8 以獲得零輸出電壓。然后將其掛在剛煮沸的水壺中水上方的蒸汽中，并調(diào)整 R5 以獲得 100.0 mV 的輸出。就是這樣！
　　考慮錯(cuò)誤
　　它有效。它很簡(jiǎn)單。它設(shè)置正確?？赡艹鍪裁磫?wèn)題？　　首先，與 RTD 的連接，其自身電阻會(huì)增加傳感器的電阻。由于該裝置僅供實(shí)驗(yàn)室使用，因此只需要一米左右的電纜。18 AWG（~1 平方毫米）電線的長(zhǎng)度具有~ 90 mΩ 的環(huán)路電阻，誤差約為 0.02°C：可以忽略不計(jì)，銅引線本身的電阻溫度系數(shù) (TCR) 的二階效應(yīng)也是如此。但是，許多 RTD 組件（而不是基本傳感器元件）都帶有三根電線，允許配置完全抵消此誤差，假設(shè)所有電線都具有相同的電阻，如圖4所示。

　　圖 4與 RTD 的三線連接可以消除電纜的電阻。
　　其次，傳感器會(huì)自熱。大多數(shù) RTD 電路使用 1 mA 感應(yīng)電流，但我們的 ~2.6 mA 會(huì)耗散更多，大約 1 mW。基本 RTD 元件的熱阻約為 20°C/W，因此誤差可能為 +~0.02°C，具體取決于設(shè)備浸入的介質(zhì)以及介質(zhì)是靜止的還是移動(dòng)的。在靜止的空氣中，讀數(shù)可能比在流動(dòng)的水中至少高 0.1°C。如果您要在空氣中使用它，最好將 RTD 放在被冰和水包圍的腔體中而不是浸入其中來(lái)設(shè)置零點(diǎn)。
　　接下來(lái)，電路中會(huì)出現(xiàn)偏移和不匹配，只要兩個(gè)電流源具有相同的誤差（可以通過(guò)校準(zhǔn)消除），它們就會(huì)保持平衡。Q1 和 Q2 的 hFE 應(yīng)該匹配，因?yàn)樗鼈兊幕鶚O電流會(huì)在 R5 和 R6 上產(chǎn)生輕微的過(guò)電壓，而這些電壓需要匹配才能獲得最佳的溫度穩(wěn)定性。（這真的很棘手。傳感器的溫度可能會(huì)劇烈波動(dòng)，但測(cè)量電路不應(yīng)該如此。LM385-1.2 基準(zhǔn)在室溫區(qū)域具有非常低的電壓溫度系數(shù)。）
　　對(duì)于 Q1/2 使用 MOSFET 會(huì)更好，它們的柵極電流為零（ish），但 3V 電源不允許這樣做，至少對(duì)于手頭的設(shè)備而言是這樣?？梢院雎越邮掌黜槒男缘挠邢薜^高的值。
　　0° 和 100° 校準(zhǔn)點(diǎn)可能存在其他誤差。校準(zhǔn)槽中的冰最好由蒸餾水或至少去離子水制成。（有關(guān)水之間的奇怪差異，請(qǐng)參閱本文，然后忽略其對(duì)該設(shè)備的影響。）
　　沸點(diǎn)比較難確定。在海平面，大氣壓為 1 巴，其精確值定義為 99.97°C。隨著海拔高度的升高，氣壓下降，每升高 300 米，水的沸點(diǎn)就會(huì)降低約 1°。檢查您的高度計(jì)和氣壓計(jì)并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。這是一個(gè)非常有用的工具。
　　最后，還有與之配合使用的 DMM。大多數(shù)儀表的 10 MΩ 輸入電阻只會(huì)引入微小的誤差，這將在校準(zhǔn)期間得到補(bǔ)償。使用最高分辨率的儀表，您必須將零度設(shè)置為零，但目標(biāo)儀表為 100°C 點(diǎn)，以避免任何儀表校準(zhǔn)問(wèn)題。即使最便宜的儀表（低于 $/?/€5）通常也有 199.9 mV 的范圍；為什么不買(mǎi)一個(gè)并留著它用于測(cè)溫呢？
　　盡管上面有這么多的爭(zhēng)論和擔(dān)憂，但只要稍加注意就能達(dá)到 0.1°C 的精度，這比大多數(shù)基于熱敏電阻的溫度計(jì)所能提供的精度要好得多。為了獲得更高的分辨率，并增加一個(gè)（準(zhǔn)確但不精確的）小數(shù)位，請(qǐng)使用 4? 位儀表進(jìn)行讀數(shù)。專(zhuān)業(yè)計(jì)量學(xué)家可能會(huì)對(duì)一些細(xì)節(jié)吹毛求疵，但我希望不要太過(guò)激烈。
　　我們之前見(jiàn)過(guò)但拒絕的 Q1/2 的那些 MOSFET：如果電源電壓更高并且運(yùn)算放大器不同，它們?nèi)匀豢梢允褂?。TLV2372 (RRIO) 是理想的選擇，但 LM358 效果很好，因?yàn)樗梢愿袘?yīng)到地線并（剛好）驅(qū)動(dòng)到正軌，輸入失調(diào)電流足夠低且相當(dāng)穩(wěn)定。在測(cè)試中，使用 ZVN3306A MOSFET，該變體在 4.6 至 30 V 的電源范圍內(nèi)給出了穩(wěn)定的結(jié)果。（對(duì)于更高的電壓，R2 增加了。）
　　橋電流不均等　　到目前為止，電橋兩條支路的電流相等，但不必如此，因?yàn)槎x 0°C 點(diǎn)的參考電流可以低得多。將 R6/7/8 增加十倍左右可節(jié)省幾毫安，而且我發(fā)現(xiàn)沒(méi)有實(shí)際缺點(diǎn)，尤其是在使用 MOSFET 時(shí)。然后，通向傳感器的引線必須很短，因?yàn)閳D 4 所示的引線電阻補(bǔ)償方案僅適用于相等電流。我的 Mark 2 版本（如圖 5所示）使用此 10:1 電流比以及其他更改以適應(yīng) 9V 電源。它也運(yùn)行良好，消耗約 6 mA 電流。

　　圖 5較高的電池電壓允許在電流吸收器中使用 MOSFET，而橋的參考臂中的較低電流可節(jié)省一些電源電流。
　　應(yīng)該可以將差分輸出通過(guò)儀表放大器（帶增益）饋送到 ADC。請(qǐng)注意措辭，這意味著我既沒(méi)有嘗試過(guò)也沒(méi)有詳細(xì)考慮過(guò)這種方法。該設(shè)備是為實(shí)驗(yàn)室使用而開(kāi)發(fā)的，而不是過(guò)程控制環(huán)境。
　　對(duì)于真正的全 DIY 版本，如果您有耐心，大約 100 Ω 的（非常）細(xì)銅線應(yīng)該可以制作出一個(gè)好的傳感器。銅的 TCR 接近摻雜鉑的 TCR（Cu：3.93 ppt/K；Pt：3.85），因此只需要對(duì) R7/8 進(jìn)行修改（以匹配實(shí)際電阻）并稍微重新調(diào)整 R3（針對(duì)銅的 TCR）。100 Ω RTD 數(shù)字很常見(jiàn)，但不是強(qiáng)制性的。對(duì)于更高的傳感器電阻，請(qǐng)使用較低的驅(qū)動(dòng)電流（減少自熱），調(diào)整 R5（可能還有 R6/7/8）以適應(yīng)。