專利名稱：一種線性溫度/頻率轉換電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于溫度測量和控制用的電路，更具體地說，是關于負溫度系數(shù)熱敏電阻測溫的線性溫度/頻率轉換電路。
在溫度測量和控制方面廣泛使用負溫度系數(shù)熱敏電阻。為了使熱敏電阻測溫電路輸出特性線性化，人們采用橋路、恒流源或恒壓源驅動電路等轉換電路，但這些電路仍不能使其輸出特性完全線性化，也有人采用對數(shù)放大器來取得熱敏電阻測溫電路的線性輸出，但這種電路十分復雜，調試也不方便。
中國《電子技術應用》雜志(1987年第2期)刊載了一篇題為《一種線性溫度/頻率轉換電路》的文章，該文提出了一種熱敏電阻線性輸出的電路，該電路包括時基電路組成的延時電路、晶體管模擬開關、RC電路、電壓比較器、熱敏電阻與運算放大器組成的電壓比較信號的給定電路。該電路仍比較復雜，而且線性和靈敏度的調試互相牽連，在實際應用時不夠方便。
本發(fā)明的目的是提供一種電路簡單、成本低廉的負溫度系數(shù)熱敏電阻線性溫度/頻率轉換電路。
本發(fā)明的一種電路是由負溫度系數(shù)熱敏電阻、運算放大器、電阻器和電容器構成一多諧振蕩器，其振蕩頻率與被測溫度呈線性關系，所述熱敏電阻RT和電阻R1構成雙端網絡F，其傳遞函數(shù)為1- (R1)/(RT) ，網絡F的輸入端接運算放大器A1的輸出端，網絡F的輸出端接運算放大器A1的正輸入端，電阻R接運算放大器A1的輸出端和負輸入端，電容器C接運算放大器A1的負輸入端和地。
本發(fā)明的另一種電路是由負溫度系數(shù)熱敏電阻、運算放大器、電阻器和電容器構成一多諧振蕩器，其振蕩頻率與被測溫度呈線性關系，所述熱敏電阻RT、電阻R1以及運算放大器和電阻構稱雙端網絡F，其傳遞函數(shù)為1- (R1)/(RT) ，網絡F的輸入端接運算放大器A1的輸出端，網絡F的輸出端接運算放大器A1的正輸入端，電阻R接運算放大器A1的輸出端和負輸入端，電容器C接運算放大器A1的負輸入端和地。
下面結合附圖對本發(fā)明作詳細描述。


圖1和圖2是本發(fā)明的兩種電路圖，示出本發(fā)明的兩種實施例。在圖中，Vo為運算放大器A1的輸出端。
在圖1中，電阻R接運算放大器A1的輸出端和負輸入端，電容C接在運算放大器A1的負輸入端和地，作為測溫元件的熱敏電阻RT和電阻R1構成雙端網絡F，網絡F的輸入端接在運算放大器A1的輸出端，網絡F的輸出端接在運算放大器A1的正輸入端，雙端網絡F的傳遞函數(shù)為 (RT)/(R1+RT) ，在R1＜＜RT時，上述傳遞函數(shù)可看作為1- (R1)/(RT) 。圖1中的電路構成了一個多諧振蕩器，其振蕩頻率與被測溫度呈線性關系。
在圖2中，電阻R接在運算放大器A1的輸出端和負輸入端，電容器C接在運算放大器A1的負輸入端和地。作為測溫元件的熱敏電阻RT和電阻R1，以及選擇適當?shù)碾娮韬瓦\算放大器，即可構成雙端網絡F，使其傳遞函數(shù)為1- (R1)/(RT) ，網絡F的輸入端接運算放大器A1的輸出端，網絡F的輸出端接運算放大器A1的在輸入端。圖2中的電路構成了一個多諧振蕩器，其振蕩頻率與被測溫度呈線性關系。
圖2中的雙端網絡F，可根據(jù)需要選擇適當?shù)碾娮韬瓦\算放大器，使網絡F的傳遞函數(shù)為1- (R1)/(RT) 。在本例中，選用了電阻R1-R10，運算放大器A2、A3、A4。當然，也可選用其他相應的電阻器和運算放大器。
在圖2的雙端網絡F中，熱敏電阻RT的一端接運算放大器A2的負輸入端，另一端接電阻R3，并一起作為F的輸入端，接到運算放大器A1的輸出端，電阻R3的另一端接運算放大器A3的負輸入端，電阻R1接運算放大器A2的負輸入端和輸出端，電阻R2接運算放大器A2的正輸入端和地，電阻R4接運算放大器A2輸出端和運算放大器A3的負輸入端，電阻R5接運算放大器A3的負輸入端和輸出端，電阻R6接運算放大器A3的正輸入端和地，電阻R7接運算放大器A3的輸出端和運算放大器A4的負輸入端，電阻R8接運算放大器A4的正輸入端和地，電阻R9接運算放大器A4的負輸入端和輸出端，電阻R10的一端接運算放大器A4的輸出端，另一端作為網絡F的輸出端，接在A1的正輸入端上。
根據(jù)圖1和圖2的電路，運算放大器A1的正輸入端電壓V+為V+＝(1- (R1)/(RT) )Vo(1)若以電路(運算放大器A1)負向翻轉的瞬時作為計時起點，則運算放大器A1的負輸入端的電壓V-為V-＝V-++(Vo-V-+)〔1-exp(- (t)/(RC) )〕 (2)由(1)、(2)兩式可得圖1和圖2所示的多諧振蕩器的振蕩頻率為f =12RCln(2RTR1-1)]]>(3)因為RT＞＞R1，所以(3)可改寫為f =12RCln(2RTR1)]]>(4)負溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻-溫度特性為RT＝RTOexp( (B)/(T) - (B)/(T) ) (5)
將(5)式代入(4)得f =12RC(ln2+lnRT O-BTO- l nR1+BT)]]>(6)令ln2+lnRTo- (B)/(TO) -lnR1＝0 (7)即R1＝2RToexp(- (B)/(TO) ) (8)則(6)式可改寫為f＝ (T)/(2BRC) (9)式(9)表明，圖1和圖2所示的多諧振蕩器的振蕩頻率與被測溫度呈線性關系。
本發(fā)明的電路不僅線性度好，而且結構簡單，成本低廉，易于集成化。由于本發(fā)明的電路把溫度的模擬量轉換成數(shù)字量，因此不僅可以直接讀出，還可以很方便地與計算機連接，組成測量控制系統(tǒng)。本發(fā)明可廣泛地應用于各種測溫儀器中。
權利要求
1.一種線性溫度/頻率轉換電路，其特征是，由負溫度系數(shù)熱敏電阻、運算放大器、電阻器和電容器構成一多諧振蕩器，其振蕩頻率與被測溫度呈線性關系，所述熱敏電阻RT和電阻R1構成雙端網絡F，其傳遞函數(shù)為1- (R1)/(RT) ，網絡F的輸入端接運算放大器A1的輸出端，網絡F的輸出端接運算放大器A1的正輸入端，電阻R接運算放大器A1的輸出端和負輸入端，電容器C接運算放大器A1的負端輸入端和地。
2.一種線性溫度/頻率轉換電路，其特征是，由負溫度系數(shù)熱敏電阻、運算放大器、電阻器和電容器構成一多諧振蕩器，其振蕩頻率與被測溫度呈線性關系，所述熱敏電阻RT、電阻R1以及運算放大器和電阻器構成雙端網絡F，其傳遞函數(shù)為1- (R1)/(RT) ，網絡F的輸入端接運算放大器A1的輸出端，網絡F的輸出端接運算放大器A1的正輸入端，電阻R接運算放大器A1的輸出端和負輸入端，電容器C接運算放大器A1的負輸入端和地。
全文摘要
本發(fā)明是一種線性溫度/頻率轉換電路，它由負溫度系數(shù)熱敏電阻、運算放大器、電阻器、電容器構成一多諧振蕩器，其振蕩頻率與被測溫度呈線性關系，所述熱敏電阻R
文檔編號G01K7/24GK1031895SQ8710625
公開日1989年3月22日 申請日期1987年9月9日 優(yōu)先權日1987年9月9日
發(fā)明者秦光俠, 李剛 申請人:天津大學