使熱敏電阻響應線(xiàn)性化的溫度-周期轉換電路
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在熱敏電阻器上可以并聯(lián)一個(gè)適當阻值的電阻RP，獲得一個(gè)接近于 30KΩ的有效電阻。在圖1中，端點(diǎn)A和B之間連接的網(wǎng)絡(luò )提供一個(gè)AB-q的有效電阻RAB。JFET Q1和電阻RS構成電流調節器，在端點(diǎn)D和E之間提供一個(gè)恒流源IS。
R4上的電壓通過(guò)緩沖放大器 IC1激勵由R1和C1串聯(lián)構成的RC 電路，當R2大于RAB 時(shí)，R1上產(chǎn)生一個(gè)呈指數衰減的電壓。當R1上的電壓降至低于熱敏電阻器RT電壓的瞬間，比較器IC2的輸出狀態(tài)改變，電路振蕩，圖2中IC2的輸出端產(chǎn)生一個(gè)電壓波形。振蕩周期T = 2R1C1ln(R2/RAB)≈2R1C1[ln(R2/A)+qlnB]。該式表示周期T隨熱敏電阻的溫度q呈線(xiàn)性變化。
通過(guò)改變電阻器R1的值，就可以方便地改變轉換靈敏度ΔT/Δq。Q1 與 R1構成的電流源決定輸出周期 T，它對供電電壓和輸出負載的變化非常不敏感?？梢酝ㄟ^(guò)改變R2，在不影響轉換靈敏度的情況下改變周期 T。溫度范圍qL至qH給定時(shí)，轉換靈敏度為SC，可以設計電路如下：使qC表示溫度范圍的中心溫度。測量熱敏電阻器在溫度qL、qC與qH處的阻值，用三個(gè)電阻值 RL、RC 和 RH 確定 RP，qC處的 RAB 表示qL與qH處RAB的幾何平均數。對這個(gè)RP值，可以使三個(gè)溫度點(diǎn)（qL、qC和qH）的RAB精確等于A(yíng)B-q。
當溫度范圍為30K或30K以下時(shí)，大多數熱敏電阻器對這個(gè)區域中的其它溫度，偏離AB-q的RAB 會(huì )產(chǎn)生一個(gè)明顯低于0.1K的非性線(xiàn)誤差。RP值可以用下式計算：RP=RC[RC(RL+RH)-2RLRH]/(RLRH-RC2)。由于溫度-周期轉換的靈敏度SC為 2R1C1lnb，因此選擇R1和C1時(shí)可以使下式成立：R1C1=SC[qH-qC]/ln(qL處的RAB/qH處的 RAB)，以得到所需SC值。如要得到一個(gè)低溫度qL的特定輸出周期TL，R2應等于 (qL處的RAB)eY，其中Y表示 (TL/2R1C1)。實(shí)際應用時(shí)，R2的選值比較低，因為 IC2的非零響應延遲會(huì )增加輸出周期。
下面，將電位器 R1 和 R2 值設為接近于計算值。在調節 R1 得到正確 SC 后，調節 R2，使 T 等于溫度qL 時(shí)的 TL。兩個(gè)分壓器電阻 R3 與 R4 阻值應相等，并且公差近似。作為一個(gè)實(shí)例，標準熱敏電阻器可以采用如 Yellow Springs Instruments 46004，將 20℃至 50℃的溫度范圍轉換為 5ms 至 20 ms 的周期。該熱敏電阻器的 RL、RC和RH電阻值分別為 2814Ω、1471Ω和 811.3Ω，分別對應低點(diǎn)、中點(diǎn)和高點(diǎn)溫度。該設計的參數還有SC=0.5 ms/K、qL=20℃、qH=50℃、qC=35℃以及 TL=5 ms。
由于電流 IS 只有部分通過(guò)熱敏電阻器，IS 應低到避免出現自發(fā)熱效應。該設計采用的 IS 約為 0.48 mA，當熱敏電阻器的耗散常數為 10 mW/K 時(shí)，自發(fā)熱誤差低于 0.03K。圖1 是例子中所用元件的值。所有電阻器公差均為 1%，額定功率為0.25W，C1 是聚碳酸酯電介質(zhì)電容器。
用標準的 2814Ω至811.3Ω、0.01% 公差熱敏電阻器作替換，可模擬 20℃至 50℃之間的各種溫度，產(chǎn)生的 T 值為 5ms 至 20 ms，正確讀數的最大偏差小于 32ms，響應的最大溫度偏差低于 0.07K。如果使用一個(gè)耗散常數不大于 10 mW/K 的熱敏電阻器，實(shí)際應用中產(chǎn)生的最大誤差小于 0.1K 。
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