溫度是工業(yè)、消費(fèi)類和計(jì)算機(jī)應(yīng)用中最普遍測(cè)量的變量之一，而熱敏電阻是監(jiān)控這種物理?xiàng)l件主要手段之一。但必須在數(shù)字或模擬范圍線性化熱敏電阻輸出以獲得精確測(cè)量。也必須為熱敏電阻本身自熱效應(yīng)選擇激勵(lì)源和補(bǔ)償。過熱所引起的誤差導(dǎo)致器件電阻變化，使誤差進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)。

在測(cè)量溫度的大多數(shù)應(yīng)用中，必須把測(cè)量值從模擬變?yōu)閿?shù)字形式。采用高精度∑△變換器可大大減少變換所需的大量信號(hào)調(diào)理元件，這是一種高精度、低成本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。

測(cè)溫用熱敏電阻

熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料制作的電路元件，它們有高負(fù)溫度系數(shù)（NTC）或高正溫度系數(shù)（PTC）特性。一個(gè)NTC熱敏電阻相當(dāng)于一個(gè)電阻器，溫度系數(shù)范圍為-3%～-5%/℃。熱敏電阻器，絕對(duì)值輸出在其工作溫度范圍的變化為萬分之一。高靈敏度使熱敏電阻電路能檢測(cè)溫度的瞬間變化，而熱耦或RTD不可能做到。NTC熱敏電阻最適合 精密溫度測(cè)量，PTC熱敏電阻更適合開關(guān)應(yīng)用。

在很多應(yīng)用中，熱敏電阻顯示出高穩(wěn)定性、精密、小尺寸、靈活性和價(jià)廉的特點(diǎn)。它們也具有快速響應(yīng)時(shí)間，屬于最靈敏溫度傳感器之列。工程師、科學(xué)家和技術(shù)為員把熱敏電阻用于通信、儀器、汽車、醫(yī)學(xué)、航空、航天以及消費(fèi)類等應(yīng)用。

熱敏電阻溫度曲線可用Steinhart-Hart方程近似表示：

1/T=A+B(lnR)+C(lnR)3

式中T：溫度（k）

R：熱敏電阻阻值（Ω）

A、B、C：曲線擬合常數(shù)

選擇數(shù)據(jù)曲線的3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)解3個(gè)聯(lián)立方程就可求出A、B、C。所選數(shù)據(jù)點(diǎn)間距不超過熱敏電阻溫度范圍標(biāo)定中點(diǎn)100℃時(shí)，方程近似±0.02℃曲線擬合。

高分辨率數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)采含有應(yīng)用中，需要高分辨率A/D變換器把測(cè)量電路所含熱敏電阻產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。Analog Devices公司的AD7711（見圖1）是一款信號(hào)調(diào)理A/D變換器，特別適合采用熱敏電阻測(cè)溫應(yīng)用。

這種集成解決方案提供片上電源和電壓基準(zhǔn)，可用一個(gè)恒流源或一個(gè)比值電壓激勵(lì)熱敏電阻。AD7711也包含可編程增益放大器，提供1～128增益，使前端信號(hào)范圍達(dá)20mV～2.5V（單極）和±20mV～±2.5V（雙極）。AD7711在∑△調(diào)制器中采用多樣方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字化所需要的增益，避免了與分立信號(hào)調(diào)理電路有關(guān)的噪聲和失調(diào)問題。

模擬輸入是差分輸入，共模抑制大于90dB（達(dá)幾kHz）。這種輸入可排除來自測(cè)量大的DC電壓�；鶞�(zhǔn)輸入也是差分形式，使在前端比值工作。

片上∑△處理提供高笥能濾波。片上濾波主要好處是：可從輸入信號(hào)排除主頻分量和傳感器激勵(lì)頻率，在應(yīng)用中必須去掉這些頻率。

除衰減之外，此濾波器提供120dB衰減陷波濾波。陷波濾波可設(shè)置在50Hz或60Hz，以消除來自系統(tǒng)的線頻率分量。片上數(shù)字濾波不僅僅提供帶外信號(hào)衰減而且也降低了防假頻要求（由于在∑△處理中采用高過取樣率的結(jié)果）。

可以消除A/D變換器所引起的失調(diào)和增益誤差，采用的方法是在輸入加已知電壓和所希望的代碼輸出比較，并根據(jù)A/D變換差分計(jì)算失調(diào)和增益校正因數(shù)。片上校正不僅僅消除了由A/D變換器所引起的失調(diào)和增益誤差，而且也消除了發(fā)生在前級(jí)電路中的誤差。AD7711所采用的表面貼裝封裝（SOIC）特適合板面積受限制的集成設(shè)計(jì)。

在便攜儀器或手持保健產(chǎn)品中，電源是額外費(fèi)用。AD7705 A/D變換器列適合這些應(yīng)用。它的功耗只有1mW，而且有與AD7711相同的信號(hào)處理前端、∑△調(diào)制器和數(shù)字濾波器（它沒有片上電流源或基）。

電流激勵(lì)的傳敏電阻應(yīng)用電路

圖2所示電路是用AD7711數(shù)字化熱敏電阻所產(chǎn)生的輸出電壓，采用片上200μA電流源。

此電路中所用熱敏電阻是Betatherm Ireland Ltd.的0.3k1A1，在25℃標(biāo)定電阻300Ω。此電路中激勵(lì)熱敏電