CN109540313A - 一种基于硅基二极管与ntc热敏电阻的线性测温电路 - Google Patents

一种基于硅基二极管与ntc热敏电阻的线性测温电路 Download PDF

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梁银
钟新旺
吴刚
张琳
杨亚宁
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Abstract

一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，通过采用硅基二极管与NTC热敏电阻结合的方式，产生一个NTC热敏电阻控制的与温度呈自然指数关系的电流源，用于驱动二极管，同时二极管电压与电流为自然对数关系，利用自然指数与自然对数相消除，实现线性测温，电路稳定性好，测量精度较高，精度与量程转换方便。

Description

一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路
技术领域
本发明涉及一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，属于温控电路测量领域。
背景技术
针对KBR卫星工作的特点，总体对KBR-GNSS分系统温控提出了较高的要求。主处理终端负责分系统各单机的温度采集功能，通过遥测发送给卫星总体，以便实现对各单机的实时温控。主处理终端要实现系统0.03℃的测温，就需要高精度的测温电路。目前常规的测温电路基于铂电阻、硅基二极管、NTC、PTC等手段的温度测量电路，这些传统的测温手段属于非线性测温，在进行电压量放大时，测量温度误差会随之变大，测温曲线需要进行软件补偿，无法满足高精度温度测量要求。其中：
铂电阻的测温公式为：R(t)＝R0(1+At+Bt2)，采用恒流源测温方式；
NTC热敏电阻的测温公式为：采用桥式电阻网络进行测温；
PTC热敏电阻的测温公式为：采用分压电阻网络或恒流源进行测温；
硅基二极管测温采用恒流源测温。
传统的温度测量技术不论是铂电阻、NTC热敏电阻、PTC热敏电阻还是硅基二极管均有非线性项。铂电阻的具有二次方项，NTC和PTC均为指数关系，硅基二极管的I0随温度变化为指数关系，这些非线性项严重影响着测量精度，不适合作为高精度测温的手段。本项目利用硅基二极管和NTC热敏电阻的测温原理，提出了一种基于硅基二极管和NTC热敏电阻的高精度线性测温电路。该电路简单易用、成本小，输出电压与温度呈线性关系且斜率可调。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对目前现有温度测量技术均为非线性测量，提出了一种高精度线性测温电路。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，包括基准源模块、温控指数电压源模块、二极管测温模块、运放放大模块、焊盘模块，其中：
基准源模块：向温控指数电压源模块发送可调基准电压信号；
温控指数电压源模块：接收基准源模块发送的可调基准电压信号，并转化为由NTC热敏电阻控制的与温度呈指数关系的电压源信号，并发送至二极管测温模块；
二极管测温模块：接收温控指数电压源模块发送的指数电压源信号并转换成由NTC热敏电阻控制的与温度呈指数关系的电流源信号，对硅基二极管电流-电压对数曲线进行线性校正，同时生成与温度呈线性关系的电压信号并发送至运放放大模块；
运放放大模块：将二极管测温模块发送的电压信号进行放大，输出至焊盘模块；
焊盘模块：接收运放放大模块的输出电压信号，进行输出。
所述基准源模块包括电容C7、基准电压源芯片N1、电阻R1、电阻R3，所述电容C7两端分别与基准电压源芯片N1的VBG端口、CAP端口相连，基准电压源芯片N1的COMM端口接地，基准电压源芯片N1的V+端口连接至正电源，基准电压源芯片N1的STROBE端口悬空，所述电阻R1一端与基准电压源芯片N1的2.5V端口相连，另一端接地，所述基准电压源芯片N1的10.0V端口、5.0V端口引脚均连接于电阻R3一端，电阻R3另一端分别与基准电压源芯片N1的2.5V端口相连。
所述温控指数电压源模块包括电阻R4～R6、热敏电阻R2及四运放芯片N2的A部分，其中，四运放芯片N2包括A、B、C三部分，A部分包括正端口、负端口、OUTA端口、V+端口、V-端口，C部分包括正端口、负端口、OUTC端口，B部分包括正端口、负端口、OUTB端口，电阻R5一端与基准电压源芯片N1的2.5V端口相连，电阻R5另一端分别与四运放芯片N2中A部分的负端口及热敏电阻R2一端相连，热敏电阻R2另一端与四运放芯片N2中A部分的OUTA端口、电阻R4一端相连，电阻R4另一端与二极管测温模块相连，电阻R6一端与四运放芯片N2中A部分的正端口连接，另一端接地，四运放芯片N2的V+端口、V-端口分别连接至正负外接电源。
所述二极管测温模块包括硅基二极管V1、电阻R8、电阻R7、四运放芯片N2的C部分，电阻R4另一端分别与四运放芯片N2中C部分的负端口、硅基二极管V1阴极相连，硅基二极管V1阳极分别与四运放芯片N2中C部分的OUTC端口、电阻R8一端相连，另一端与运放放大模块相连，四运放芯片N2的中C部分的正端口与电阻R7相连，电阻R7另一端接地。
所述运放放大模块包括电阻R9、电阻R10、四运放芯片N2的B部分，四运放芯片N2中B部分的正端口与电阻R8另一端相连，四运放芯片N2中B部分的负端口分别与电阻R9、电阻R10一端相连，电阻R9另一端接地，四运放芯片N2中B部分的OUTB端口与电阻R10另一端。
焊盘模块包括焊盘XB4、焊盘XB5，焊盘XB4连接至四运放芯片N2中B部分的OUTB端口，焊盘XB5单独接地并用于对焊盘XB4进行指数校正。
所述基准电压源芯片N1型号为AD584。
所述四运放芯片N2型号为OP470。
所述热敏电阻R2型号为MF6-6-3900-3K-10％。
所述硅基二极管V1型号为1N4148。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明提供的基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，利用NTC热敏电阻和基准电压源产生一个由NTC热敏电阻控制的自然指数的电流源，用于驱动二极管，同时利用NTC热敏电阻控制的指数电流源作为硅基二极管的前向导通电流，将二极管的电压与电流的自然对数关系，校正成线性关系，从而实现线性测温，产生的温度电压曲线的斜率可以通过热敏电阻、反馈电阻，参考电压等手段调节，方便精度和量程的转换，测温精度高，电路稳定。
附图说明
图1为发明提供的线性测温电路图连接图；
具体实施方式
一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其中，四运放芯片通过不同的引脚与外接器件进行连接构成不同模块，如图1所示，模块包括基准源模块、温控指数电压源模块、二极管测温模块、运放放大模块、焊盘模块，元器件包括基准电压源芯片N1、四运放芯片N2、电容C7、电阻R1、R3～R10、热敏电阻R2、硅基二极管V1，四运放芯片N2包括A、B、C三部分，A部分包括正端口、负端口、OUTA端口、V+端口、V-端口，C部分包括正端口、负端口、OUTC端口，B部分包括正端口、负端口、OUTB端口，其中：
基准电压源芯片N1、四运放芯片N2、电容C7、电阻R1、R3～R10、热敏电阻R2、硅基二极管V1，所述电容C7两端分别与基准电压源芯片N1的VBG端口、CAP端口相连，基准电压源芯片N1的COMM端口连接至地(0电位)，基准电压源芯片N1的V+端口连接至正电源，基准电压源芯片N1的STROBE端口悬空，所述电阻R1一端与基准电压源芯片N1的2.5V端口相连，另一端接地，所述基准电压源芯片N1的10.0V端口、5.0V端口均连接于电阻R3一端，电阻R3另一端分别与基准电压源芯片N1的2.5V端口、电阻R5一端相连，电阻R5另一端分别与四运放芯片N2中A部分的负端口及热敏电阻R2一端相连，热敏电阻R2另一端与四运放芯片N2中A部分的OUTA端口、电阻R4一端相连，电阻R6一端与四运放芯片N2中A部分的正端口连接，另一端接地，四运放芯片N2的V+、V-端口分别连接至正负外接电源，电阻R4另一端分别与四运放芯片N2中C部分的“负端口、硅基二极管V1阴极相连，硅基二极管V1阳极分别与四运放芯片N2中C部分的“OUTC端口、电阻R8一端相连，电阻R8另一端与四运放芯片N2中B部分的正端口相连，四运放芯片N2中B部分的“负端口分别与电阻R9、电阻R10一端相连，电阻R9另一端接地，四运放芯片N2中C部分的“正端口与电阻R7相连，电阻R7另一端接地，四运放芯片N2中B部分的“OUTB端口分别与电阻R10另一端、焊盘XB4相连，焊盘XB5单独接地，用于对焊盘XB4进行指数校正，焊盘XB5作为测温电压0电位的参考输出。
下面结合具体实施例进行进一步说明：
针对测温电路各不同模块，提出具体的元器件连接方式如下：
基准源模块：向温控指数电压源模块发送可调基准电压信号；
包括电容C7、基准电压源芯片N1、电阻R1、电阻R3、电阻R5，电容C7两端分别与基准电压源芯片N1的VBG端口、CAP端口相连，基准电压源芯片N1的COMM端口连接至地(0电位)，基准电压源芯片N1的V+端口连接至正电源，基准电压源芯片N1的STROBE端口悬空，所述电阻R1一端与基准电压源芯片N1的2.5V端口相连，另一端接地，所述基准电压源芯片N1的10.0V、5.0V端口均连接于电阻R3一端，电阻R3另一端分别与基准电压源芯片N1的2.5V端口、电阻R5一端相连。
温控指数电压源模块：接收基准源模块发送的可调基准电压信号，并转化为由NTC热敏电阻控制的与温度呈指数关系的电压源信号，并发送至二极管测温模块；
包括电阻R4～R6、四运放芯片N2的A部分、热敏电阻R2，电阻R5另一端分别与四运放芯片N2的2引脚及热敏电阻R2一端相连，热敏电阻R2另一端与四运放芯片N2中A部分的OUTA端口、电阻R4一端相连，电阻R6一端与四运放芯片N2中A部分的正端口连接，另一端接地，四运放芯片N2的V+、V-端口分别连接至正负外接电源。
二极管测温模块：接收温控指数电压源模块发送的指数电压源信号并转换成由NTC热敏电阻控制的与温度呈指数关系电流源信号输入二极管，从而对硅基二极管I-V对数曲线的线性进行校正，同时生成与温度呈线性关系的电压信号并发送至运放放大模块；
包括硅基二极管V1、电阻R7、电阻R8、四运放芯片N2的C部分，电阻R4另一端分别与四运放芯片N2中C部分的负端口、硅基二极管V1阴极相连，硅基二极管V1阳极分别与四运放芯片N2中C部分的OUTC端口、电阻R8一端相连，四运放芯片N2中C部分的正端口与电阻R7相连，电阻R7另一端接地。
运放放大模块：将二极管测温模块发送的电压信号进行放大，输出至焊盘模块；
包括电阻R9、电阻R10、四运放芯片N2的B部分，电阻R8另一端与四运放芯片N2中B部分的正端口相连，四运放芯片N2中B部分的负端口分别与电阻R9、电阻R10一端相连，电阻R9另一端接地，，四运放芯片N2中B部分的OUTB端口与电阻R10另一端。
硅基二极管的前向导通电压与正向电流、温度、反向饱和电流有关，并呈对数关系。NTC热敏电阻的阻值与温度呈自然指数关系，利用NTC热敏电阻控制I产生一个温控电流源，使用该温控电流源作为硅基二极管的前向导通电流，就可实现VD与T呈线性关系。硅基二极管的前向导通电压随温度变的电压在2mV量级，该电压进行放大，即可进行用于温度测量。线性测温电路的斜率可以通过热敏电阻的B值、反馈电阻，参考电压等手段调节方便精度和量程的转换，操作方便，测量准确。
本发明中所用元器件型号如下：
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：包括基准源模块、温控指数电压源模块、二极管测温模块、运放放大模块、焊盘模块，其中：
基准源模块：向温控指数电压源模块发送可调基准电压信号；
温控指数电压源模块：接收基准源模块发送的可调基准电压信号，并转化为由NTC热敏电阻控制的与温度呈指数关系的电压源信号，并发送至二极管测温模块；
二极管测温模块：接收温控指数电压源模块发送的指数电压源信号并转换成由NTC热敏电阻控制的与温度呈指数关系的电流源信号，对硅基二极管电流-电压对数曲线进行线性校正，同时生成与温度呈线性关系的电压信号并发送至运放放大模块；
运放放大模块：将二极管测温模块发送的电压信号进行放大，输出至焊盘模块；
焊盘模块：接收运放放大模块的输出电压信号，进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：所述基准源模块包括电容C7、基准电压源芯片N1、电阻R1、电阻R3，所述电容C7两端分别与基准电压源芯片N1的VBG端口、CAP端口相连，基准电压源芯片N1的COMM端口接地，基准电压源芯片N1的V+端口连接至正电源，基准电压源芯片N1的STROBE端口悬空，所述电阻R1一端与基准电压源芯片N1的2.5V端口相连，另一端接地，所述基准电压源芯片N1的10.0V端口、5.0V端口引脚均连接于电阻R3一端，电阻R3另一端分别与基准电压源芯片N1的2.5V端口相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：所述温控指数电压源模块包括电阻R4～R6、热敏电阻R2及四运放芯片N2的A部分，其中，四运放芯片N2包括A、B、C三部分，A部分包括正端口、负端口、OUTA端口、V+端口、V-端口，C部分包括正端口、负端口、OUTC端口，B部分包括正端口、负端口、OUTB端口，电阻R5一端与基准电压源芯片N1的2.5V端口相连，电阻R5另一端分别与四运放芯片N2中A部分的负端口及热敏电阻R2一端相连，热敏电阻R2另一端与四运放芯片N2中A部分的OUTA端口、电阻R4一端相连，电阻R4另一端与二极管测温模块相连，电阻R6一端与四运放芯片N2中A部分的正端口连接，另一端接地，四运放芯片N2的V+端口、V-端口分别连接至正负外接电源。
4.根据权利要求3所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：所述二极管测温模块包括硅基二极管V1、电阻R8、电阻R7、四运放芯片N2的C部分，电阻R4另一端分别与四运放芯片N2中C部分的负端口、硅基二极管V1阴极相连，硅基二极管V1阳极分别与四运放芯片N2中C部分的OUTC端口、电阻R8一端相连，另一端与运放放大模块相连，四运放芯片N2的中C部分的正端口与电阻R7相连，电阻R7另一端接地。
5.根据权利要求4所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：所述运放放大模块包括电阻R9、电阻R10、四运放芯片N2的B部分，四运放芯片N2中B部分的正端口与电阻R8另一端相连，四运放芯片N2中B部分的负端口分别与电阻R9、电阻R10一端相连，电阻R9另一端接地，四运放芯片N2中B部分的OUTB端口与电阻R10另一端。
6.根据权利要求2所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：焊盘模块包括焊盘XB4、焊盘XB5，焊盘XB4连接至四运放芯片N2中B部分的OUTB端口，焊盘XB5单独接地并用于对焊盘XB4进行指数校正。
7.根据权利要求2所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：所述基准电压源芯片N1型号为AD584。
8.根据权利要求3所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：所述四运放芯片N2型号为OP470。
9.根据权利要求3所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：所述热敏电阻R2型号为MF6-6-3900-3K-10％。
10.根据权利要求1所述的一种基于硅基二极管与NTC热敏电阻的线性测温电路，其特征在于：所述硅基二极管V1型号为1N4148。
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CN113899463A (zh) * 2021-12-10 2022-01-07 如果科技有限公司 温度采样校正电路、温度采样装置和车辆

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110999072A (zh) * 2019-04-25 2020-04-10 深圳市汇顶科技股份有限公司 用于晶体振荡器热漂移的后补偿
CN110999072B (zh) * 2019-04-25 2024-03-22 深圳市汇顶科技股份有限公司 用于晶体振荡器热漂移的后补偿
CN113899463A (zh) * 2021-12-10 2022-01-07 如果科技有限公司 温度采样校正电路、温度采样装置和车辆
CN113899463B (zh) * 2021-12-10 2022-04-19 如果科技有限公司 温度采样校正电路、温度采样装置和车辆

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