基于三極管輸出特性的熱敏電阻線性補償電路的方法,是通過對NTC熱敏電阻施加合適的線性補償電路,有效地克服熱敏電阻的電阻值與溫度之間的非線性關系,實現熱敏電阻溫度測量過程中輸出結果與溫度之間的線性變化關系。
該方法利用第一NPN型三極管Q1輸出特性曲線的非線性與NTC熱敏電阻R的電阻值與溫度間的非線性相互抵消,即利用第一NPN型三極管Q1的非線性來補償NTC熱敏電阻R的非線性,最終達到輸出電壓V與溫度T之間的線性關系。
NTC熱敏電阻R的電阻值與溫度之間存在著嚴重的非線性關系。隨著溫度的升高,NTC熱敏電阻R的電阻值會下降,而且實際研究表明NTC熱敏電阻R的電阻值與溫度之間的非線性關系是e指數關系。常見BJT三極管,有放大、截止和飽和三種工作狀態(tài)。通過調節(jié)集電極電流IC、集電極與發(fā)射極電壓V和基極電流I三者間的大小關系,可以控制BJT三極管的工作狀態(tài)。在基極電流I固定不變的情況下,和熱敏電阻類似,BJT三極管集電極電流I與集電極與發(fā)射極之間的電壓V之間也具有非常嚴重的非線性,且這個非線性關系滿足e指數,這個非線性關系還會受基極電流I的控制。
此外,該方法提供的基于三極管輸出特性的NTC熱敏電阻線性補償電路的輸出電壓V就是第一NPN型三極管Q1的集電極發(fā)射極電壓V。
該方法提供的基于三極管輸出特性的NTC熱敏電阻線性補償電路,電路正常工作的情況下,感測溫度T變化將改變熱敏電阻的阻值R,因而輸出電壓V也將發(fā)生變化。但不管怎樣變化,電路始終能夠保證輸出電壓V與NTC熱敏電阻感測的溫度T之間保持非常良好的線性關系,線性補償效果如圖中三角曲線所示。為了進一步從反面驗證電路有效性,用第三恒定電阻R3替代補償模塊4中的第一NPN型三極管Q1,電路將失去線性化效果,如圖中圓點曲線所示。
基于以上理論,該方法提供的基于三極管輸出特性的NTC熱敏電阻線性補償電路如圖所示,其根本原理在于利用BJT輸出特性曲線的e指數非線性關系與NTC熱敏電阻R的e指數非線性關系相抵消而達到線性補償的目的該方法提供的基于三極管輸出特性的NTC熱敏電阻線性補償電路,通過對NTC熱敏電阻施加合適的線性補償電路,有效地克服了熱敏電阻的電阻值與溫度之間的非線性關系,實現NTC熱敏電阻溫度測量過程中輸出結果與溫度之間的線性變化關系。在實際應用中,第一恒定電阻R1、第二恒定電阻R2和負載電阻R,都可以用可調電阻替代,從而便于電路的調試和優(yōu)化。
參考資料:CN104713659A《一種基于三極管輸出特性的熱敏電阻線性補償電路》