具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1，本发明的一种基于NTC测温线性处理电路，包括恒流电路、一级跟随滤波电路、对数运算电路、差分运算放大电路、差分抬升电路、触发器基准电路、除法运算电路；

所述恒流电路用于对进行激励电压V_ref1在第四电阻R4处产生的电流源处理，得到恒流源I；所述恒流电路包括恒流源激励电路和恒流电路两部分组成。

所述恒流电路利用运放的虚短原理进行恒流滤波处理，处理的过程为：

利用激励电压在TL431稳压器件产生的恒压，经运放的正相端，负向端与第四电阻R4相连，产生初侧恒流源I_in＝V_ref1/R4,利用运放U1A虚短原理，I_in＝I。

(1)所述恒流源激励电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、三段可调分流基准电压源D1、第三电阻R3；

﹢15V电源接第一电阻R1一端，第一电阻R1另一端接三段可调分流基准电压源D1的3脚负脚；第二电阻R2一端接三段可调分流基准电压源D1的3脚，另一端接三段可调分流基准电压源D1的1脚；第三电阻R3一端接三段可调分流基准电压源D1的1脚，另一端接三段可调分流基准电压源D1的2脚，三段可调分流基准电压源D1的2脚接地。

其中，R₃、R₂作为TL431恒压输出比例电阻，R1作为TL431稳压管的限功率电阻，防止激励电流过大烧毁稳压管。

所述恒流源激励电路提供的恒流源激励电压V_ref1为：

其中V为恒流源激励电路的电压。

(2)所述恒流跟随电路包括第一稳压二极管D2、第四电阻R4、第二稳压二极管D3、NTC电阻RT、第一运放U1A。

第一稳压二极管D2正端接第一运放U1A的2脚，负端接第一运放U1A的3脚；第一运放U1A的4脚接﹢15V电源，第一运放U1A的8端接-15V电源；可调分流基准电压源D1的3脚端V_ref1信号接第一运放U1A的3脚；第四电阻R4一端接第一运放U1A的2脚，第四电阻R4另一端接地。第二稳压二极管D3正端接第一运放U1A的2脚，负端接第一运放U1A的1脚。NTC电阻RT的一端接第二稳压二极D3的负端，另一端接第二稳压二极D3的正端，与第二稳压二极管D3并联。

第一运放U1A采用双运算放大器，第一稳压二极管D2作为第一运放U1A前级稳压二极管，第二稳压二极管D3作为后端稳压二极管，第四电阻R4为恒流电阻。

NTC电阻RT两端的电压V_i为：

所述一级跟随滤波电路用于对恒流源作用在NTC电阻RT上产生的初级电压进行一级跟随处理，得到稳定的NTC电阻RT两端输入电压V_i。

所述一级跟随滤波电路由第二运放U1B，正向端输入电阻R5组成；

所述正向端输入电阻R5连接NTC电阻RT的正电位端与第二运放U1B的正向端，第二运放U1B的输出端与负相端相连组成电压跟随器。正向端输入电阻R5作为NTC电阻RT端电位到第二运放U1B输入端的电阻。

其中第二运放U1B采用TL082型号的双运算放大器，其特点有:较低的输入偏置电压和偏移电流，输出设有短路保护，输入级具有较高的输入阻抗，内建频率补偿电路，较高的压摆率。

所述对数运算电路用于对NTC电阻RT端电压进行对数运算处理处理，得到与NTC电阻线性相关的参数。

所述对数运算电路包括第三运放U2A、二极管D4，输入电阻R6，正向端对地电阻R7组成；

所述输入电阻R6一端与第三运放U2A的2脚连接，另一端与第二运放U1B的7脚连接；对地电阻R7一端与第三运放U2A的3脚连接，另一端接地；二极管D4正端与第三运放U2A的2脚连接，二极管D4的负端与第三运放U2A的1脚连接。

所述对数运算电路进行对数提取线性相关项处理，即对NTC电阻RT采集端电压进行对数提取处理。处理的过程为：

利用二极管D4电流、电压的对数特性，及运放虚短虚断的特性得到对数运算电路输出电压V_out1。

其中V_IN为恒流电路输出电压；I_S为经过二极管D4的饱和电流；V_T为二极管D4的反向截至电压。

其中输入输入电阻R6与一级跟随滤波电路输出端相连。

所述差分运算放大电路用于对采样电压信号的对数处理；再对对数运算电路输出电压V_OUT1(V_OUT1较小为mV级)信号进行运算放大处理，得到差分运算放大电压V_OUT2。

所述差分运算放大电路包括第四运放U2B,比例电阻R14、R16,比例对称电阻R13、R15；

第一比例对称电阻R13一端接第三运放U2A的1脚，第一比例对称电阻R13另一端接第四运放U2B的5脚；第一比例电阻R14一端接GND，另一端接第四运放U2B的6脚；第二比例电阻R16一端接第四运放U2B的6脚，另一端接第四运放U2B的7脚。第二比例对称电阻R15一端接第四运放U2B的5脚，另一端接差分抬升电路的第八电阻R11、第九电阻R12中间。

所述差分运算放大电路与差分抬升电路进行信号联合处理。

所述差分抬升电路用于对对数运算电路输出电压V_OUT1进行电压抬升处理，得到放大信号修正值。

所述差分运算抬升电路包括第五电阻R8、第六电阻R9、第七电阻R10、第八电阻R11、第九电阻R12和第一稳压管D5(TL431)；

所述第五电阻R8一端接﹢15V，另一端接第一稳压管D5的3脚；第六电阻R9一端接第一稳压管D5的3脚，另一端接第一稳压管D5对的1脚；第七电阻R10一端接地，另一端接第一稳压管D5的1脚，第一稳压管D5的2脚接地；第八电阻R11一端接第一稳压管D5的3脚，另一端接第九电阻R12；第九电阻R12另一端接地。

所述差分运算抬升电路对差分运算放大电路进行电压抬升；

差分运算放大电路输出电压V_OUT2：

V_OUT2＝V_out1*(R16/R14)+2.5*(R9/R10)*R12/(R11+R12)

其中R13、R14、R15、R16作为差分运放比例电阻，R8作第一为稳压管D5(TL431)限功率电阻，防止电流过大烧毁第一稳压管D5。公式中常数“2.5”为第一稳压管D5(二极管)的放大倍数。

其中：R13＝R14

R15＝R16

所述除法器基准电路用于对除法运算电路进行计算；做被除数常数处理，得到常数；

所述除法器基准电路由第二稳压管D6(TL431)，比例电阻R21、R22，限功率电阻R20组成；

限功率电阻R20一端接﹢15V，另一端接第二稳压管D6的3脚；第三比例电阻R21一端接第二稳压管D6的3脚，另一端接第二稳压管D6的1脚；第四比例电阻R22一端接第二稳压管D6的1脚，另一端接地；第二稳压管D6的2脚接地；第二稳压管D6的3脚接第十电阻R17的一端，第十电阻R17另一端接第五运放U3A的2脚。

所述除法器基准电路提供被除数常数V_ref3，处理的过程为：

V_ref3＝2.5*(1+R21/R22)

其中R21、R22作为比例电阻，限功率电阻R20作为第二稳压D6(TL431)限功率电阻，防止电流过大烧毁第一稳压管D5。公式中常数“2.5”为第二稳压D6(二极管)的放大倍数。

所述除法运算电路用于对差分放大后的信号V_out2进行除法运算处理，得到最终输出电压V_OUT；

所述除法运算电路包括第六运放U3A、乘法器、电阻R17、R18、R19；

其中乘法器可由乘法器芯片直接获得，第十电阻R17与第六运放U3A负相端相连，第十一电阻R18为乘法器输入电阻，第十二电阻R19为运放正相端对地电阻。

第十电阻R17接第二稳压管D6的3脚，另一端接第六运放U3A的2脚，第十一电阻R18一端接六运放U3A的2脚，另一端接乘法器MULTPILERB的7脚；第十二电阻R19一端接第六运放U3A的3脚，另一端接地；乘法器的6脚与第六运放U3A的1脚连接。

所述除法运算电路进行信号除法处理；除法运算电路输入电压U₀₁为：

U_O1＝K×V_ref3×V_OUT

R₁₇＝R₁₈

其中K为乘法器MULTIPILERB的乘法系数，可自由选配。

NTC电阻温度T₁为：

(NTC电阻温度与阻值的推导式)

其中B为NTC电阻的温度常数，根据NTC电阻材料的区别选取温度常数，一般NTC电阻数据手册有体现；

R为NTC在常温下20℃时的电阻值；T₂为常温，一般取20℃；根据配置

将T₁代入上式，V_OUT与温度T₁成正比；如下式所示：

其中T₁正比于lnR_T

其中，为无穷小量，近似为0，或在硬件参数配置时其中根据配置电路计算为常数；则V_OUT与NTC电阻温度T₁值成线性比：

I_S为经过二极管D4的饱和电流；I_R为经过电阻RT的恒定电流。

本发明的基于NTC测温线性处理电路，利用硬件参数(电阻、电容、二极管、运放等)对NTC电阻端电位采集电压信号参照NTC阻温特性进行处理，最终输出电压信号V_OUT与被测温度T₁成正比。