记录一次硬件设计：PT100采样电路的诞生
内容提要
本文介绍了使用集成运放设计的PT100温度传感器采样电路方案，采用恒流源+滤波电路的主流框架，通过仿真验证了可行性，并展示了滤波效果和输出电压变化。
延伸解读
成本驱动下的设计取舍
文章提到，原本使用的MAX31865方案因领导认为成本太高而被替换，要求使用集成运放自行设计。这反映了在精度要求不高的场景下，成本因素可能优先于集成方案的便利性。自制方案虽然节省了芯片成本，但增加了设计复杂度和调试时间，需要读者权衡整体投入。
三线制与恒流源的作用
方案采用三线制PT100，并利用恒流源电路使PT100的阻值变化更线性。恒流源由运放和电压基准构成，输出电流由电阻决定。三线制有助于消除线阻影响，但文章也指出线阻模拟值偏大，实际布线时需注意导线电阻的一致性，否则可能引入误差。
滤波与增益的折中
作者最初尝试在正相滤波电路中直接设置较高增益，但仿真发现会导致自激振荡，滤波器变成振荡器。随后改用反相低通滤波，虽能兼顾增益和滤波，却需要负电源和后续反相，最终选择正相滤波加独立放大级。这提醒设计者，滤波器的增益设置需谨慎，避免稳定性问题。
仿真验证与精度余量
仿真结果显示，PT100变化0.38Ω（对应1℃）时，输出电压变化约8.4mV，对应ADC约10个单位的采样值，满足1℃的精度要求。100℃时输出电压约3.02V，未超出运放输出和MCU输入范围。滤波截止频率约10Hz，能有效抑制杂波。这些数据表明方案在目标精度下可行，但实际PCB布局和元件公差可能影响最终性能。
Q&A
为什么选择自制PT100采样电路而不是用MAX31865？
因为领导认为MAX31865方案成本太高，要求使用集成运放来设计，以降低成本。
PT100采样电路设计中有哪些主要难点？
主要难点包括：PT100阻值变化小（每度约0.38Ω），对温度或电压波动敏感；存在线阻影响；前级电压变化小易受杂波干扰；无法提供较大电流以免增加电源压力。
PT100采样电路采用了什么整体方案？
采用了恒流源+滤波电路的主流框架，具体包括1mA恒流源电路、PT100信号输入级、二阶低通滤波电路和同相比例放大电路。
恒流源电路是如何工作的？
恒流源由U38A和U38B构成，输入端采用2.5V电压基准，输出电流大小取决于R62，即I=2.5/R62，提供1mA恒定电流使PT100变化更线性。
滤波电路的设计中遇到了什么问题，如何解决？
最初尝试在正相滤波电路中直接修改增益，但导致自激振荡。后考虑反相输入低通滤波，但需要负电源和反相，最终采用正相输入滤波电路后加普通运放进行放大。
电路的仿真结果如何？是否满足精度要求？
仿真显示，PT100变化0.38Ω时输出电压变化8.4mV，对应ADC约10个单位，满足温度1度精度要求；100度时输出电压3.0196V，未超限；滤波截止频率约10Hz，满足要求。
