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施工指南
由R.马克·斯蒂特和大卫·孔斯特( 602 ) 746-7445
邮寄地址:PO Box 11400 图森,亚利桑那州85734 街道地址: 6730 S.图森大道。 图森,亚利桑那州85706
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基于二极管的温度测量
二极管被频繁使用的温度传感器在宽
各类中等高精度温度测量
应用程序。的相对高的温度系数
约-2mV / ° C是相当线性。为了使温度
测量系统与一个二极管需要激励,失调
婷和放大。该电路可以相当简单。
此公告包含电路,以解决集合
各种应用程序。
二极管
几乎所有的硅二极管可以被用作一个温度
测量变送器。但摩托罗拉MTS102硅
温度传感器是一个二极管专门设计和
对于此功能优化。其目的是为温度
在汽车,消费电子和工业传感应用
制品,其中低成本,高精确度是重要的。
封装采用TO -92封装,设有精密的温度
精度
±2°C
从-40 ° C至+ 150°C 。
激励
电流源是二极管激发的最佳手段。在
一些情况下,电阻器偏置可提供足够的
近似,但电源的变化和纹波
造成这种方法显著的错误。这些问题
都加剧了低电源应用
电压,如5V单电源供电系统。由于MTS102
被指定为100μA操作,伯尔 - 布朗REF200
双100μA电流源/漏做了完美搭配。
一个电流源可以用于激发和其他
电流源可用于抵消。
放大器阳离子
在大多数情况下,任何精密运算放大器,可用于
二极管信号调理。速度通常不是一个问题。
±15V
用品是可用的,低成本的精度
OPA177建议。对于5V单电源应用
中,请在OPA1013双单电源运算放大器是中建议
谁料。其输入可以共模到负电源
供电线(接地在单电源应用中) ,并且其
输出可在大约负电源轨的15mV的摆动。
图1示出最简单的基于二极管的温度测
surement系统。其中在该100μA电流源
REF200用于二极管激发。另一电流
源用于抵消。这种电路的一个缺点
是跨度( GAIN )和零( OFFSET )是调整
互动性。你必须要么接受初始误差或使用
4.5V至36V
REF200
100A
100A
R
2
A
1
OPA1013
V
O
R
1
摩托罗拉
MTS102
V
O
= V
BE
(1 + R
2
/R
1
) - 100μA R
2
其中:
V
BE
=二极管两端的电压( V)
零点和量程调整与
R
1
和R
2
是互动的。
图1.简单的二极管为基础的温度测量
电路。
互动式调整技术。另
可能
处于不利
有利的是,温度对电压的转换是
反相。换句话说,在温度的正变化
导致在输出电压的负变化。如果输出
是在一个数字系统中进行处理,这些都不
限制可能是一个缺点。
下列关系可用于计算标称
电阻值,图1电路。
基本传递函数
V
O
= V
BE
(1 + R
2
/R
1
) - 100μA R
2
计算的电阻值
R
1
= (ΔV / ΔT) (V
+ T
C
(T
-25 ℃)) - (T
C
V1)
O
BE25
100μA ( ( δV
O
/δT) – T
C
)
R
2
= R
1
(
其中:
R
1
, R
2
=电阻值( Ω )
V
BE
=二极管两端的电压( V)
V
BE25
=二极管在25℃ (V)的电压
三个选项可用于MTS102 ,请参阅表
第2页。
美国印刷1991年9月
(δV
O
/δT)
T
C
– 1)
1991年的Burr-Brown公司
AB-036
V
1
=电路在T的输出电压
(V)
V
O
=电路的输出电压( V)
T
C
=二极管的温度系数(V /℃)
T
C
值取决于V
BE25
- 见下表。
T
=最小加工温度(℃)
δV
O
/ ΔT=所需的输出电压变化给定的
温度变化(V /℃)
(注:必须是阴性图1电路中。 )
可用VBE
25
和T
C
摩托罗拉MTS102温度传感器
V
BE25
(V)
0.580
0.595
0.620
T
C
(V/
°
C)
–0.002315
–0.002265
–0.002183
R
2
= R
1
(
其中:
(δV
O
/δT)
T
C
– 1)
R
=零(偏移)调整电阻( Ω )
之前,正如其他人=
例子
设计一个温度测量系统用0至-1.0V
输出为0 100℃的温度下进行。
T
= 0°C
δV
O
/ ΔT= ( -1V - 0V ) / ( 100 °C - 0 ° C) = -0.01V /°C的
如果V
BE25
= 0.595V ,T
C
= -0.002265V / ℃,
R
= 1kΩ的(使用2kΩ的锅)
R
1
= 9.717k
R
2
= 33.18k
为一个0至-10V输出用0至100℃的温度:
R
= 1kΩ的(使用2kΩ的锅)
R
1
= 7.69k
R
2
= 331.8k
例子
设计一个温度测量系统用0至-1.0V
输出为0 100℃的温度下进行。
T
= 0°C
δV
O
/ ΔT= ( -1V - 0V ) / ( 100 °C - 0 ° C) = -0.01V /°C的
如果V
BE25
= 0.595V ,T
C
= -0.002265V / ℃,
R
1
= 8.424k
R
2
= 28.77k
为一个0至-10V输出用0至100℃的温度:
R
1
= 6.667k
R
2
= 287.7k
如果独立调整偏移量和跨度是必需的
考虑图2中所示的电路在此电路中,第三
电阻R
加在串联的与温度
检测二极管。系统零(偏移)可以进行调整
R
在不影响量程(增益) 。修剪电路调整
第一个跨越。字母R
1
或R
2
(或两者)可以被用来调整
跨度。与图1电路该电路有可能
缺点,即温度至电压转换为
反相。
下列关系可用于计算标称
电阻值在图2的电路。
4.5V至36V
REF200
100A
100A
R
2
A
1
OPA1013
V
O
摩托罗拉
MTS102
R
R
1
基本传递函数
V
O
= (V
BE
+ 100μA R
) (1 + R
2
/R
1
) - 100μA R
2
计算的电阻值
集R
= 1kΩ的(或使用了2kΩ锅)
R
1
=
(δV
O
/ ΔT) (V
BE25
+ (R
100μA ) + T
C
(T
- 25 ° C) ) - (T
C
V
1
)
100μA ( ( δV
O
/δT) – T
C
)
V
O
= (V
BE
+ 100μA R
) (1 + R
2
/R
1
) - 100μA R
2
其中:
V
BE
=二极管两端的电压( V)
首先调整范围为R
1
或R
2
然后用R调整为零
对于非交互式装饰。
图2.基于二极管的温度测量电路
与独立的跨度(增益)和零(偏移)
调整。
2
对于同相温度到电压转换,连续的
代尔在图3所示的电路,该电路基本上
相同的图2电路所不同的是该放大器是
连接到二极管的低压侧。与此相关,
温度至电压转换为同相。如
之前,如果需要调整,调整跨度为R
1
或R
2
第一,然后用R调整为零
.
图3的电路的一个缺点是,它需要一个
负电源。
下列关系可用于计算标称
电阻值,图3的电路。
R
R
1
R
2
摩托罗拉
MTS102
A
1
OPA1013
V
O
REF200
100A
100A
–V
S
V
O
= (–V
BE
- 100μA R
) (1 + R
2
/R
1
) + 100μA R
2
基本传递函数
V
O
= (–V
BE
- 100μA R
) (1 + R
2
/R
1
) + 100μA R
2
计算的电阻值
R
1
=同图2
R
2
=同图2
其中:
成分=以前一样
例子
设计一个温度测量系统用0至1.0V
输出为0 100℃的温度下进行。
T
= 0°C
δV
O
/ ΔT= ( 1V - 0V ) / ( 100 °C - 0 ° C) = 0.01V / ℃,
如果V
BE25
= 0.595V ,T
C
= -0.002265V / ℃,
R
= 1k
R
1
= 9.717k
R
2
= 33.18k
对于一个具有0至100 ° C的温度为0 10V输出:
R
= 1k
R
1
= 7.69k
R
2
= 331.8k
对于一个单电源同相的温度 - 电压
转换,考虑到图4的电路。该电路是
类似于图2的电路,除了将与温度
感测二极管连接的反相输入端
放大器和抵消网络被连接到
同相输入端。为了防止传感器载荷,第二
放大器连接的温度传感器之间的缓冲
和放大器。如果需要进行调整,调整范围与
R
1
或R
2
第一,然后用R调整为零
.
下列关系可用于计算标称
电阻值在图4的电路。
其中:
V
BE
=二极管两端的电压( V)
首先调整范围为R
1
或R
2
然后用R调整为零
对于非交互式装饰。
图3.正迁移作用温度测量
换货电路与独立跨度(增益)和
零(偏移)调整。
基本传递函数
V
O
- 100μA R
(1 + R
2
/R
1
) – V
BE
R
2
/R
1
计算的电阻值
R
=
(T
C
V
1
)
(δV
O
/ ΔT) (V
BE25
+ T
C
(T
– 25°C))
100A
(T
C
(δV
O
/δT))
R
1
= 10kΩ的(任意)
R
2
= –R
1
(
(δV
O
/δT)
T
C
)
其中:
成分=以前一样
例子
设计一个温度测量系统用0至1.0V
输出为0 100℃的温度下进行。
T
= 0°C
δV
O
/ ΔT= ( 1V - 0V ) / ( 100 °C - 0 ° C) = 0.01V / ℃,
如果V
BE25
= 0.595V ,T
C
= -0.002265V / ℃,
R
= 5.313k
R
1
= 10.0k
R
2
= 44.15k
3
对于一个具有0至100 ° C的温度为0 10V输出:
R
= 6.372k
R
1
= 10.0k
R
2
= 441.5k
4.5V至36V
下列关系可用于计算标称
电阻值对图5的电路。
基本传递函数
V
O
=
((V
BE2
+ 100μA R
ZERO2
) – (V
BE1
+ 100μA R
ZERO1
) ) GAIN
其中:
GAIN = 2 + 2 R
1
/R
跨度
REF200
100A
100A
计算的电阻值
R
跨度
=
A
1
OPA1013
–2 R
1
T
C
(δV
O
/δT) + 2 T
C
R
ZERO1
= R
ZERO2
= 500Ω (使用1kΩ电位的R
)
R
1
R
2
其中:
A
2
OPA1013
V
O
R
跨度
=跨度(增益)调节电阻[ Ω ]
之前,正如其他人=
例子
设计一个温度测量系统用0至1.0V
输出为0 1℃的温差。
T
= 0°C
δV
O
/ ΔT= ( 1V - 0V ) / ( 1°C - 0 ° C) = 1.0V /°C的
如果V
BE25
= 0.595V ,T
C
= -0.002265V / ℃,
R
= 1kΩ电位
R
1
, R
2
, R
3
, R
4
= 100k, 1%
R
跨度
= 455
对于一个0到1 ° C的温度differen- 0至10V输出
TiAl基:
R
= 1kΩ电位
R
1
, R
2
, R
3
, R
4
= 100k, 1%
R
跨度
= 45.3
R
摩托罗拉
MTS102
V
O
- 100μA R
ZER
(1 + R
2
/R
1
) – V
BE
R
2
/R
1
其中:
V
BE
=横跨二极管的电压[V]的
首先调整范围为R
1
或R
2
然后调整为零
有R
对于非交互式装饰。
图4.单电源正迁移作用温度
TURE测量电路,带有独立跨度
(增益)和零(偏移)调整。
对于差分温度测量中,使用电路
在图5中示出。在该电路中,差分输出
两个温度检测二极管之间由一个被放大
双运放仪表放大器( IA ) 。在IA形成
从两个运算放大器在双OPA1013和电阻R
1
,
R
2
, R
3
, R
4
和R
跨度
. R
跨度
设置IA的增益。良好
共模抑制比,R
1
, R
2
, R
3
和R
4
必须匹配。
如果为1 %的电阻的使用, CMR将大于70分贝为
涨幅超过50V / V 。间隔和零位可以在任何调整
为了在这个电路中。
4
4.5V至36V
REF200
R
跨度
100A
100A
R
1
100k
R
2
100k
R
3
100k
R
4
100k
A
1
OPA1013
A
2
OPA1013
V
O
摩托罗拉
MTS102
R
摩托罗拉
MTS102
V
O
= ((V
BE2
+ 100μA R
ZERO2
) – (V
BE1
+ 100μA R
ZERO1
) ) GAIN
GAIN = 2 + 2 R
1
/R
跨度
调整零点和量程以任何顺序。
图5.差分温度测量电路。
5
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    -
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