用新公式对热敏电阻线性化的探讨


很多时候都需要对激光、晶体管或印刷电路板的温度进行相当精确的测量。通常情况下,可以选择热敏电阻作为温度传感器,因为其价格低廉。但是热敏电阻的非线性电阻特性会使精确的温度转换变得复杂。


为了将难度降到最低,通常会把热敏电阻置于电阻分压器中,使其电阻特性线性化。相较于热敏电阻器的原始响应,线性化响应更易于对温度值进行转换。为达到最佳的线性化水平,本文推导出了两个有助于确定元件值(RS和RP)的公式,可用于该常用的线性化电路。


图1给出的是热敏电阻线性化电路。热敏电阻的温度与输出电压(近似)呈线性关系。



图1:双电阻热敏电阻线性化电路。
图1:双电阻热敏电阻线性化电路。


首先选择拐点温度TI的数值,我们希望在这一温度能够得到尽量平滑的传递函数(VOUT/VIN)。设计任务是在给定TI及其电阻比μ=VOUT/VIN的情况下计算RS和RP的值。


等式(1)中常用R0、β和Tref三个参数来确定热敏电阻的阻值和温度特性。




通过将图1中VOUT/VIN在温度为TI时的二阶导数设为0,确定了RS和RP的值。在进行了大量代数演算后,推导出了等式(2)中的两个公式。





对无源元件来说,并不是所有比率都可行—若比率低于,则会产生负的RP值。


图2给出的是常见热敏电阻的线性化热敏电阻电压传递函数图。



图2:线性化热敏电阻传递函数图。
图2:线性化热敏电阻传递函数图。


Excel表格和用于该数据建模的Mathcad工作表已放在一起,

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