溫度傳感器的芯片現在很多,我們本次推文介紹的是一個低成本的0到100度的溫度傳感器設計,精度達到1度。我們的主要目的是介紹和利用前面推文介紹的設計技巧來擴展此溫度傳感器電路設計。
推文先介紹了原圖原理和修改后的原型電路,最后是修改后的實際電路,有兩個視頻講解:
首先看看原電路圖:
此電路使用了兩個特殊芯片LTC1043和斬波零偏置放大器LTC1150,我們在分析其工作原理后用前面講過的設計技巧,重新用普通JFET單管替換此特殊芯片設計。
假設Vi為高電平VH,低電平VL的方波,頻率為f,S1/S2開關都是控制電壓為高閉合,為0斷開,控制電壓的頻率也為f,但是S1/S2的控制電壓剛好反相,C1=C2=C,我們來求一下C2上的電壓:
設起始S1閉合,S2斷開,C2電壓為Vc2=Vo0,Vi=VL,則C1上電荷為C1VL;
=> S2閉合,S1斷開,此時Vi=VH,則有VH=Vc1+Vc2,-C1VL+C2Vo0=-C1Vc1+C2Vc2
,又C1=C2=C,所以VH=Vc1+Vc2,-VL+Vo0=-Vc1+Vc2 ->2Vc2=VH-VL+Vo0 ->
Vo1=Vc2=0.5*(VH-VL)+0.5*Vo0
=>S1閉合,S2斷開,C2電壓為Vc2=Vo01,Vi=VL,則C1上電荷為C1VL;
=>S2閉合,S1斷開,此時Vi=VH,則有VH=Vc1+Vc2,-C1VL+C2Vo1=-C1Vc1+C2Vc2
,又C1=C2=C,所以VH=Vc1+Vc2,-VL+Vo1=-Vc1+Vc2 ->2Vc2=VH-VL+Vo1 ->
Vo2=Vc2=0.5*(VH-VL)+0.5*Vo1=0.5*(VH-VL)+0.5^2*(VH-VL)+0.5^2*Vo0
......
=>Von=Vc2=0.5*(VH-VL)+0.5^n*(VH-VL)...+0.5^2*(VH-VL)+0.5^n*Vo0
n趨于無窮大時,Von=(VH-VL)
即適當控制兩個開關的工作頻率和相位,可以在c2上得到Vi的輸入的脈沖幅度。
2)溫度傳感電路
VT2的工作電流是很難精確測量的,它隨溫度、管子反向飽和電流等變化,
3)對原電路做部分修改,去除特殊芯片的要求
如上兩個工作電流的比值接近10:1,則溫度變化輸出電壓為:
deltaV=(K*deltaT/q)ln10 => (K/q)ln10=0.199mv,每變化27度,輸出電壓變化54.6mv
實際電路在實現時,開關是一個關鍵、可開關的時序配合也很關鍵,實際實現電路如下:
5)修改后的實際電路如下:
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