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[参考译文] CIRCUIT060002:计算 NTC 的最佳分压电阻 R1

Guru**** 2668435 points

Other Parts Discussed in Thread: CIRCUIT060002

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1570699/circuit060002-calculation-optimum-voltage-divider-resistor-r1-for-an-ntc

部件号:CIRCUIT060002


工具/软件:

您好:

这是 此帖子的后续问题

NTC 通常 通过分压器连接到运算放大器或单端 ADC:

在这两种情况下、可以选择分压器的电阻器 R1、以优化输出的线性度 给定的 温度范围 TMIN 至 TMAX 。 该公式在数据表中给出、使用相应的 NTC 电阻 RMIN (在温度 TMIN 下) 和 Rmax (在温度 TMAX 下):

R1 = sqrt (RMIN * Rmax)

我想知道如何推导出这个公式? 原来的帖子没有回答这个问题,或者更确切地说,我不理解的答案。

原始帖子是指 NTC 电阻器的公式、如下所示:

本文没有解释为什么该公式中的 R1 应与电路中的 R1 相同。

大家知道、 NTC 电阻的公式通常包括特定的电阻 Rx 和温度 Tx、其中 NTC 校准为(例如,Tx=NTC 时的 Rx = 10k<xmt-block2> 25°C</xmt-block>) 和 25°C 和 β) β 值。 这三个值通常由 制造商在规格中提供。 因此、一般 NTC 电阻公式为:

RNTC (T)= Rx * exp (beta (1/T-1/Tx)

我无法理解校准电阻 Rx 为何不可避免地与分压器的电阻 R1 相对应。

但是、我知道我可以计算 A(几何) 平均温度 TM 在 NTC 电阻公式中、对于 TMIN 至 TMAX 范围以及温度的倒数性质:

1/TM = 1/2 (1/TMIN + 1/TMAX)=> TM = 2* TMIN*TMAX/(TMIN+TMAX)

来计算相应的  平均 NTC 电阻 Rm 、我使用这个 NTC 电阻公式、将 NTC 的细节分解为常量 C:

RNTC (T)= C * exp (beta/T)、常量 C、包括 NTC 的规格:c = Rx * exp (-beta/Tx)

插入 TM 可得到: 客户经理 = RNTC (tm)= C* exp (1/2 * beta *(1/TMIN + 1/TMAX))

= C* sqrt (exp (beta/TMIN))* sqrt (exp (beta/TMAX))

=  sqrt (C * exp (beta/TMIN))* sqrt (C * exp (beta/TMAX))

= SQRT (RMIN * Rmax)

因此、我知道如何计算平均电阻 Rm、但我不明白为什么通过将分压器 R1 的电阻设置为 Rm 来改善线性度。

您能帮帮吗?

谢谢。
Daniel

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    Daniel、

    因此、我了解如何计算平均电阻 Rm、但我不明白为什么通过将分压器 R1 的电阻设置为 Rm 来改善线性度。

    这种 R1 方法并不是用于线性度、它提供了最高的无源电压增益(每次温度变化)。

    零点处的 R1 为无增益、无穷大处的 R1 为无增益。 平均温度下 NTC 电阻下的 R1 是最高增益。

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    亲爱的 Ron Michallick ,

    感谢您的即时答复。 您说过这种计算 R1 的方法“不是线性的方法“。

    我想指出的是、您的声明违反了 TI 自己的设计规范、例如请参阅 “CIRCUIT060002 中的 SBOA323A
    通过 NTC 热敏电阻电路感应温度“:

    请您就这种明显的矛盾向您介绍一下看法。

    请注意、我知道 RNTC (T) 的响应是非线性的。 因此、 无论您如何处理电阻 R1(或任何其他更复杂的电阻网络)、与在有限温度范围内的线性近似相比、您只能更大限度地减小响应的误差、但您无法使响应真正呈线性。

    谢谢
    Daniel

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    Daniel。

    请注意、我理解 RNTC(T) 的响应是非线性的。

    已注意。 您还应了解电阻 (Bot & top) 分压器。 VOUT = VIN * B /(B+T) 具有反向元件控制、校正高度非线性输入的能力非常有限。 运算放大器 U1 执行线性转换 Vout = m * Vin +b(a 线)

    SBOA323A 是一种线性的、因为它不是数字的。 结果曲线看起来是线性的、直到我使用油漆来添加像素线。 清晰的绿色曲线和黑线分叉。   

    这是纯粹的理论讨论、还是有设计需求激励因素?  

    稍后、我想知道 NTC 是板载还是非板载? 需要/希望的温度范围和精度是多少? 输出电压转到何处/如何使用?

    我可以帮助提供电阻 — 电压解决方案。 我需要知道电阻范围。 您和 NTC 提供商可以进行非线性转换。   

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    你好、 Ron Michallick 、

    如果问及如何推导 TI 数据表中的公式被视为“纯理论“而非“是“、这只是理论上的讨论。 希望您不介意。 我不是第一个问这个公式是如何推导的人。 我只是在这个 原始帖子上发布一个跟进问题 、我希望这是有效的。  在那里, 解释是基于泰勒扩展的 NTC 公式,并认为二次项应该最小化。 我在这里要求澄清、因为我不理解公式的推导、大多数原因是当推导从 NTC 公式开始时、R1 是分压器底部电阻的电阻、在我看来只是巧合地使用 R1 作为变量名称。

    请不要误解我、我不怀疑您的说法:“该公式 可提供每次温度变化时的最高无源电压增益“。 我 运行了一些模拟、绘制出的曲线与您的陈述一致。 同时、选择靠近的底部电阻  SQRT (RMIN * Rmax) 可以更大程度地减小相对于线性近似的偏差/误差。

    感谢您发送编修。
    此致、
    Daniel

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    尊敬的 Daniel:

    RON 将在下一个星期二之前结束。 我会让他回答。

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    尊敬的 Paul Grohe :

    谢谢您让我知道。  

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    Daniel。

    B 值方法有助于在较小的特定所选温度范围内绘制 NTC 电阻曲线。 一个范围集的 B 值不应与另一个温度集匹配

    [引述 userid=“371165" url="“ url="~“~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1570699/circuit060002-calculation-optimum-voltage-divider-resistor-r1-for-an-ntc/6066600 SQRT (RMIN * Rmax) 似乎可以尽量减小与线性近似的偏差/误差。

    使用几何平均值来选择线性方程的甜点是合理的。  

    我不知道与使用只有 NTC 非线性仍然存在的电流源相比、电阻分压器设置(NTC 在顶部或底部)的非线性误差是否有助于或损害总非线性。 首先、我猜测合并非线性并不会有所帮助、尤其是在较大的温度范围内。