專利名稱：一種高穩(wěn)定性的熱電阻溫度測量電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高穩(wěn)定性的熱電阻溫度測量電路，屬于溫度檢測儀表領域。
背景技術：
熱電阻溫度測量電路是熱電阻測溫儀表的重要組成部分，它的性能高低直接影響 著熱電阻測溫儀表的質量。在應用中熱電阻溫度測量電路還存在許多問題需要解決，例如， 測量電路的非線性給溫度測量帶來的測量誤差。針對這一問題，國內外許多公司進行了研 究，給出了不同的解決方案，提高了測量電路的線性度。但發(fā)現(xiàn)這些電路還存在一些問題有 待完善，例如測量電路的對稱性差、結構較復雜，從而使測量電路抗共模干擾能力下降、電 路穩(wěn)定性低，當環(huán)境溫度變化時，測溫儀表產(chǎn)生溫漂等。

發(fā)明內容為解決現(xiàn)有技術中測量電路對稱性差、結構較復雜的問題，本實用新型提供一種 熱電阻溫度測量電路，它提高了熱電阻溫度測量電路抗共模干擾能力及溫度穩(wěn)定性。
本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是雙恒流源熱電阻溫度測量電路， 包括熱電阻接口電路、恒流源電路、基準電壓源電路。其特征是兩個恒流源電路形式完全 對稱。 所述的熱電阻接口電路包括接線端子1、接線端子2和接線端子3。其中三線制熱 電阻A端經(jīng)過接線端子1連接到晶體管T1B、 T2B的集電極，三線制熱電阻B端經(jīng)過接線端 子2連接到電源Vcc，三線制熱電阻C端經(jīng)過接線端子3連接到調零電阻R0。 所述的恒流源電路包括左邊的恒流源A和右邊的恒流源B。恒流源A由三極管 T1A、 T2A、運算放大器IC1A及電流反饋電阻Rl組成。恒流源B由三極管T1B、 T2B、運算放 大器IC1B及電流反饋電阻R2組成。 所述的基準電壓源電路包括電壓基準IC2和限流電阻R3。 與現(xiàn)有技術相比，本技術方案提高了熱電阻溫度測量電路的穩(wěn)定性、抗共模干擾 能力。能應用于工業(yè)化工、冶金、釀造、制藥、家電及機械制造等多種行業(yè)的溫度測量，具有 很強的實用性。

圖1是本實用新型的熱電阻溫度測量電路圖； 圖2是本實用新型的熱電阻溫度測量電路的簡化電路圖。
具體實施方式熱電阻溫度測量電路圖如圖1所示。其中Rt是熱電阻傳感器，端子1到端子A之 間的虛線是熱電阻傳感器到測量電路之間連接導線，R0是調零電阻，Rl、 T1A、 T2A、 IC1A組 成恒流源A， R2、 T1B、 T2B、 IC1B組成恒流源B。
3[0012] 為了敘述清楚，將圖1的熱電阻溫度測量電路簡化，如圖2所示，環(huán)境因素對恒流 源穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在溫度的影響，當溫度發(fā)生變化時，電阻的阻值、三極管的參數(shù)及 運算放大器的參數(shù)都要發(fā)生變化，這些變化會使恒流源的電流發(fā)生變化，導致測量儀表測 量精度下降。為了減小環(huán)境溫度對測量電路的影響，應對測量電路中的元器件進行如下選 擇。 1、電流反饋電阻R1、R2的選取 從圖2可以得出恒流源輸出的電流 /1 = — + /3 —歷 (1) 從(1)式可以看出在恒流源電路中電流反饋電阻R2的溫度穩(wěn)定性對輸出電流II 是有影響的，所以圖1中的R1、R2可選擇金屬膜電阻，它們的溫度系數(shù)較小，性能穩(wěn)定，并且 盡量使Rl與R2 —樣，可以進一步減小對恒流源熱穩(wěn)定性的影響。 2、三極管的選取
從(1)式可以得出恒流源的電流II :
/1 =(——+ /3)/(1 +丄) (2)
從(2)式可以看出，當13 >> 1時，(2)式可以簡化為
/1 = ， + /3 (3) / 2 從(3)式可以看出恒流源輸出電流I1與三極管的參數(shù)無關，從而排除了三極管溫 度穩(wěn)定性對恒流源穩(wěn)定性的影響。采用復合管可以滿足P >> 1的條件，如圖l所示。 3、運算放大器的選取 運算放大器對恒流源穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在輸入失調電壓、輸入失調電流和輸 入偏置電流方面。應選擇輸入失調電壓< 30iiV、失調電壓漂移〈1.0iiV廣C、輸入失調電 流< 2. OnA、失調電流漂移〈30pA廣C、輸入偏置電流〈5nA、開環(huán)電壓增益〉100dB的運算 放大器。 由于該測量電路的運算放大器的輸出為(1 2)V，所以差模輸入電壓〈(10
20) i!V;又因運算放大器的輸入失調電壓、輸入失調電流、輸入偏置電流都非常小，所以兩
個輸入端可以視為"虛短路"。因此圖2中Ve與基準電壓Vref有如下關系 Ve = Vref (4) 又因為運算放大器的輸入偏置電流13 ( < 5nA)與12( > lmA)相比可以忽略。所 以(3)式可以寫成 (5) 由(5)式可見恒流源輸出電流II的穩(wěn)定性只與基準電壓Vref和電流反饋電阻R2 的穩(wěn)定性有關，而與其它元器件無關。經(jīng)實際應用恒流源輸出電流Il的溫度穩(wěn)定性很好。 綜上所述，本實用新型的熱電阻溫度測量電路中，電流反饋電阻R2和基準電壓源 IC2的熱穩(wěn)定性起著關鍵的作用，在實際應用中可根據(jù)測溫儀表的技術指標高低，適當選取 測量電路中各元器件，就能夠保證測量電路的熱穩(wěn)定性。 從圖1可以看出本實用新型的熱電阻溫度測量電路是完全對稱的，具有較強的抗共模干擾能力,
權利要求一種熱電阻溫度測量電路，其特征是包括熱電阻接口電路、恒流源電路、基準電壓源電路和三線制熱電阻Rt，所述的熱電阻接口電路包括接線端子(1)、接線端子(2)和接線端子(3)，其中三線制熱電阻(A)端經(jīng)過接線端子(1)連接到晶體管T1B、T2B的集電極，三線制熱電阻(B)端經(jīng)過接線端子(2)連接到電源Vcc，三線制熱電阻(C)端經(jīng)過接線端子(3)連接到調零電阻R0，所述的恒流源電路包括左邊的恒流源A和右邊的恒流源B，恒流源A由三極管T1A、T2A、運算放大器IC1A及電流反饋電阻R1組成，恒流源B由三極管T1B、T2B、運算放大器IC1B及電流反饋電阻R2組成，所述的基準電壓源電路包括電壓基準IC2和限流電阻R3。
2. 如權利要求1所述熱電阻溫度測量電路，其特征在于基準電壓Vref同時連接到兩個 運算放大器IC1A和IC1B的正輸入端。
3. 如權利要求1所述熱電阻溫度測量電路，其特征在于來自Rl和R2的電流反饋信號 分別傳送到兩個運算放大器IC1A和IC1B的負輸入端。
4. 如權利要求1所述熱電阻溫度測量電路，其特征在于恒流源電路中的三極管采用了 復合管形式。
專利摘要本實用新型涉及一種熱電阻溫度測量電路，屬于溫度檢測儀表領域。包括熱電阻接口電路、恒流源電路、基準電壓源電路。該電路利用恒流源、電流負反饋和對稱性設計技術，使該測量電路具有線性度高，結構簡單，抗共模干擾能力強、溫度穩(wěn)定性高的特點?？蓱糜诠I(yè)化工、冶金、釀造、制藥、家電及機械制造等多種行業(yè)的溫度測量。
文檔編號G01K7/22GK201522341SQ20092011008
公開日2010年7月7日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權日2009年7月16日
發(fā)明者劉世泉 申請人:北京信息職業(yè)技術學院