JPH089618Y2 - Thermistor temperature conversion circuit - Google Patents
Thermistor temperature conversion circuitInfo
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Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、温度信号を周波数に変換し、温度計や体温
計としてデジタル表示する場合等に使用される前置増幅
器、更に詳しくはサーミスタの温度信号を電圧信号に変
換する回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a preamplifier used for converting a temperature signal into a frequency and digitally displaying it as a thermometer or a thermometer, more specifically, the temperature of a thermistor. The present invention relates to a circuit for converting a signal into a voltage signal.
（従来の技術） 近年、精度の向上とともに内部インピーダンスの高い
サーミスタが測温体として多用されるようになってき
た。(Prior Art) In recent years, a thermistor having a high internal impedance has been widely used as a temperature sensing element as the accuracy has improved.
これは、大きな温度信号が得られ処理回路が非常に簡
単に構成できるためであるが、反面、温度に対する抵抗
変化が指数関数的であり、広い温度範囲にわたり計測し
ようとすると通常の定電圧駆動や定電流駆動では誤差が
非常に大きくなり、狭い温度範囲にしか適用できない欠
点がある。This is because a large temperature signal can be obtained and the processing circuit can be configured very easily, but on the other hand, the resistance change with respect to temperature is exponential, and when measuring over a wide temperature range, normal constant voltage drive or The constant current drive has a very large error and has a drawback that it can be applied only in a narrow temperature range.
これに対し、従来、第４図（ａ）に示すような定電流
回路の基本ともいえる回路が提案されている。但し、演
算増幅器１の出力にトランジスタＱ1のベースが接続さ
れるが、基準抵抗が接続されるべき位置にサーミスタＲ
THが接続される。On the other hand, conventionally, a circuit which can be said to be the basis of a constant current circuit as shown in FIG. 4 (a) has been proposed. However, although the base of the transistor Q 1 is connected to the output of the operational amplifier 1, the thermistor R is placed at the position where the reference resistance should be connected.
TH is connected.
また、演算増幅器１の非反転入力には抵抗Ｒ2,R3で分
圧された基準電圧kVaが印加される。ここで２は基準電
圧Vaを供給する定電圧回路である。The reference voltage kVa divided by the resistors R 2 and R 3 is applied to the non-inverting input of the operational amplifier 1. Reference numeral 2 is a constant voltage circuit for supplying the reference voltage Va.
このような構成において、定電流は負荷抵抗Ｒ1に供
給され、一般にはＲ1の端子電圧を出力とするのである
が、このサーミスタ温度変換回路では電圧Vrを出力とし
て検出する。In such a configuration, the constant current is supplied to the load resistor R 1 and generally the terminal voltage of R 1 is output, but this thermistor temperature conversion circuit detects the voltage Vr as output.
この出力電圧Vrと温度との関係を第５図に示す。これ
を見ると、温度変化に対する電圧変化が比較的滑らかで
あり、サーミスタを定電圧で駆動した場合や定電流で駆
動した場合には見られない平滑な特徴を有する。The relationship between this output voltage Vr and temperature is shown in FIG. It can be seen that the voltage change with respect to the temperature change is relatively smooth, and has the smooth characteristic that is not seen when the thermistor is driven with a constant voltage or a constant current.
また、第４図（ａ）に接続されている同図（ｂ）にお
ける電圧・周波数変換回路の動作は、抵抗Ｒ4，コンデ
ンサーＣ1で構成される積分回路の充電電圧と前段の出
力電圧Vrが電圧比較器３で比較され、両電圧の一致によ
り電圧比較器３の出力が反転しモノステーブル・マルチ
バイブレーター４が駆動され、一定幅のパルスが出力さ
れると同時にコンデンサーＣ1がスイッチ５により放電
され初期状態に戻る。Further, the operation of the voltage / frequency conversion circuit in FIG. 4 (b) connected to FIG. 4 (a) is as follows: the charging voltage of the integrating circuit composed of the resistor R 4 and the capacitor C 1 and the output voltage Vr of the preceding stage. Are compared by the voltage comparator 3, the output of the voltage comparator 3 is inverted by the coincidence of both voltages, the monostable multivibrator 4 is driven, and a pulse of a constant width is output, and at the same time the capacitor C 1 is switched by the switch 5. It is discharged and returns to the initial state.
ここで明らかなように、出力電圧Vrの大きさによりパ
ルス間隔が変わり電圧が周波数に変換される。As is apparent here, the pulse interval changes depending on the magnitude of the output voltage Vr, and the voltage is converted into the frequency.
また、このような回路における周波数の直線からの誤
差は、第６図のグラフが示すように、100℃の測定範囲
で１℃を越え、誤差の方向もマイナス方向のみである。Further, the error from the straight line of the frequency in such a circuit exceeds 1 ° C. in the measuring range of 100 ° C. as shown in the graph of FIG. 6, and the error direction is only in the minus direction.
（考案が解決しようとする課題） このように従来のサーミスタ温度変換器は、サーミス
タ温度変換回路と電圧・周波数変換回路の特性上の合致
性が悪く、又、負荷抵抗を変えて調整しても、それらは
改善されず自由度の低い回路構成であり、計測回路に適
用するには不十分であった。(Problems to be solved by the invention) As described above, in the conventional thermistor temperature converter, the characteristics of the thermistor temperature conversion circuit and the voltage / frequency conversion circuit do not match well, and even if the load resistance is changed and adjusted. However, they are not improved and have a low degree of freedom in circuit configuration, which is insufficient for application to a measurement circuit.
（課題を解決するための手段） 本考案によるサーミスタ温度変換回路は前述の課題を
解決するために、演算増幅器の非反転入力には基準電源
が接続され、反転入力とグランド間には基準抵抗の替わ
りにサーミスタが接続され、出力にはトランジスタのベ
ースが接続され、更にトランジスタのエミッターは前記
演算増幅器の反転入力に接続され、コレクターは負荷抵
抗を介して任意の電源に接続され、前記トランジスタの
コレクターと負荷抵抗の接続点から温度変換信号が得ら
れる回路において、前記演算増幅器の反転入力に任意の
バイアス電圧を印加するように構成される。(Means for Solving the Problem) In order to solve the above-mentioned problems, the thermistor temperature conversion circuit according to the present invention has a reference power supply connected to the non-inverting input of an operational amplifier, and a reference resistor connected between the inverting input and ground. Instead, a thermistor is connected, the output is connected to the base of the transistor, the emitter of the transistor is connected to the inverting input of the operational amplifier, the collector is connected to an arbitrary power source through a load resistor, and the collector of the transistor is connected. In the circuit in which the temperature conversion signal is obtained from the connection point of the load resistance and the load resistance, it is configured to apply an arbitrary bias voltage to the inverting input of the operational amplifier.
（作用） 前記のように構成されたサーミスタ温度変換回路は、
温度に対する抵抗値が指数関数的に変化するサーミスタ
にバイアス電圧を印加するので、低温におけるバイアス
作用と高温におけるバイアス作用とでは作用の大きさが
異なり、温度に対する出力電圧の特性を変えることが可
能となり、後段の信号処理を容易にし、且つ得られる総
合特性の向上を実現できる自由度の高いサーミスタ温度
変換回路を提供できる。(Operation) The thermistor temperature conversion circuit configured as described above is
Since a bias voltage is applied to a thermistor whose resistance value changes exponentially with respect to temperature, the magnitude of the action differs between the bias action at low temperature and the bias action at high temperature, making it possible to change the characteristics of the output voltage with respect to temperature. Thus, it is possible to provide a thermistor temperature conversion circuit with a high degree of freedom that can facilitate the signal processing in the subsequent stage and realize the improvement of the obtained overall characteristics.
（実施例） 以下、図面を参照して本考案を更に詳しく説明する。Embodiment Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
第１図は、本考案による回路を用いたサーミスタ温度
変換器の一実施例を示す回路図であり、同図（ａ）は、
サーミスタ温度変換回路，同図（ｂ）は、電圧・周波数
変換回路である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a thermistor temperature converter using a circuit according to the present invention.
The thermistor temperature conversion circuit, (b) of the figure is a voltage / frequency conversion circuit.
第２図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと温度
との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the output voltage Vr and the temperature in the embodiment of the present invention.
第３図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと電圧
・周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差を示すグラフ
である。FIG. 3 is a graph showing the linearity error between the output voltage Vr and the output f 0 of the voltage / frequency conversion circuit in the embodiment of the present invention.
本考案の実施例では、第１図（ａ）に示すように、抵
抗ＲBを接続し、演算増幅器１の反転入力の正のバイア
スを加えるようにする。In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1 (a), a resistor R B is connected to apply a positive bias to the inverting input of the operational amplifier 1.
後段には、同図（ｂ）に示す電圧・周波数変換回路を
接続し温度に対する周波数の直線性誤差を測定し前段回
路と後段回路の合致を評価し前記バイアス効果の自由度
の高さを評価する。The voltage / frequency conversion circuit shown in the same figure (b) is connected to the latter stage, and the linearity error of the frequency with respect to temperature is measured, and the matching between the former stage circuit and the latter stage circuit is evaluated to evaluate the high degree of freedom of the bias effect. To do.
ここで使用するサーミスタＲTHの電気的特性は、Ｒ
（０℃）＝6KΩ,R（50℃）＝909.3Ω,R（100℃）＝215.
6Ω,B定数（０〜100℃）＝3340Kである。またVa＝5.000
V,kVa＝0.147Vになるよう抵抗Ｒ2,R3を調整した。更
に、Ｒ1＝6.8KΩ,RB＝1.867MΩとしたが、これらの値は
０℃,50℃,100℃の３点において周波数の直線性誤差が
ゼロとなるよう選ばれている。The electrical characteristics of the thermistor R TH used here is R
(0 ℃) ＝ 6KΩ, R （50 ℃） ＝ 909.3Ω, R （100 ℃） ＝ 215.
6Ω, B constant (0 to 100 ° C) = 3340K. Also Va = 5.000
The resistors R 2 and R 3 were adjusted so that V, kVa = 0.147V. Further, R 1 = 6.8 KΩ and R B = 1.867 MΩ were set, but these values are selected so that the linearity error of frequency becomes zero at three points of 0 ° C., 50 ° C. and 100 ° C.
次に電圧・周波数変換回路は、Ｒ4＝28.567KΩ,C1＝1
000pFとし、モノステーブル・マルチバイブレーター４
の発振パルス幅は266μｓとし、スイッチ５はトランジ
スタで構成した。Next, the voltage / frequency converter circuit is R 4 = 28.567KΩ, C 1 = 1
000pF, monostable multivibrator 4
The oscillation pulse width was 266 μs, and the switch 5 was composed of a transistor.
このような回路定数において発振周波数ｆ0は、０℃
で2731.5Hz,50℃で3231.5Hz,100℃で3731.5Hzとなりサ
ーミスタ温度変換回路の出力電圧Vrと電圧・周波数変換
回路の出力ｆ0の直線性誤差を第１図，第２図，第３図
によって説明する。With such a circuit constant, the oscillation frequency f 0 is 0 ° C.
2731.5Hz at 50 ℃, 3231.5Hz at 50 ℃, 3731.5Hz at 100 ℃, and the linearity error between the output voltage Vr of the thermistor temperature conversion circuit and the output f 0 of the voltage / frequency conversion circuit is shown in Figs. 1, 2, and 3. Explained by.
第１図及び第２図において、サーミスタＲTHが低温
で、抵抗値が高い場合はサーミスタＲTHを流れる電流は
小さいのでバイアス抵抗ＲBを通ってサーミスタＲTHに
流れるバイアス電流は、サーミスタＲTHの端子電圧を変
えないようサーミスタ電流を大きく減少させ、その結果
出力電圧Vrを大きく増加させる。In FIGS. 1 and 2, when the thermistor R TH has a low temperature and the resistance value is high, the current flowing through the thermistor R TH is small. Therefore, the bias current flowing through the thermistor R TH through the bias resistor R B is the thermistor R TH. The thermistor current is greatly reduced so as not to change the terminal voltage of, and as a result, the output voltage Vr is greatly increased.
また、サーミスタＲTHが高温で、抵抗値が低い場合は
バイアス電流がサーミスタ電流に与える影響はそれ程大
きくないので出力電圧Vrは大きくは増加しない。Further, when the thermistor R TH has a high temperature and a low resistance value, the influence of the bias current on the thermistor current is not so large, so that the output voltage Vr does not increase significantly.
こうして変形された出力電圧Vrのカーブは、抵抗
Ｒ4，コンデンサーＣ1の充電カーブとよく一致するよう
になり本実施例の回路定数では、０℃,50℃,100℃で両
方のカーブが一致するようになる。The curve of the output voltage Vr thus deformed is in good agreement with the charging curve of the resistor R 4 and the capacitor C 1 , and in the circuit constant of this embodiment, both curves are in agreement at 0 ° C, 50 ° C and 100 ° C. Come to do.
本実施例による回路の直線性誤差は、上記の作用によ
って、第３図に示すように低温側ではプラス側に、高温
側ではマイナス側に配分されるようになり、前段のサー
ミスタ温度変換回路と後段の電圧・周波数変換回路の合
致性が著しく改善されている。これらの作用は、バイア
ス抵抗ＲBを演算増幅器１の非反転入力である仮想ゼロ
点に接続したことによる。The linearity error of the circuit according to this embodiment is distributed to the plus side on the low temperature side and to the minus side on the high temperature side as shown in FIG. The conformity of the voltage / frequency conversion circuit in the latter stage is remarkably improved. These effects are due to the fact that the bias resistor R B is connected to the virtual zero point which is the non-inverting input of the operational amplifier 1.
本考案によるサーミスタ温度変換回路は本実施例の他
に、 （１） 出力電圧Vrを折れ線近似回路に導き、その出力
を演算増幅器１の反転入力にバイアスとして加えれば、
極めて簡単なリニアライズド・アンプを構成できる。In addition to this embodiment, the thermistor temperature conversion circuit according to the present invention is: (1) If the output voltage Vr is led to a broken line approximation circuit and its output is applied to the inverting input of the operational amplifier 1 as a bias,
An extremely simple linearized amplifier can be constructed.
（２） 二つのサーミスタ温度変換回路を用いて特定の
温度差が生じた場合、電圧比較器の出力を反転させるい
わゆる差温制御においても抵抗ＲBとＲ1を適切に選ぶこ
とにより広い温度範囲にわたり差温精度を失わない精密
な制御が可能である。(2) When a specific temperature difference is generated by using two thermistor temperature conversion circuits, a wide temperature range can be obtained by appropriately selecting the resistors R B and R 1 even in so-called differential temperature control in which the output of the voltage comparator is inverted. A precise control is possible without losing the accuracy of the temperature difference.
等の応用が容易に実現できることは明らかである。 It is obvious that applications such as the above can be easily realized.
尚、本実施例ではプラスのバイアスを加えたが、マイ
ナスのバイアスを加えても同様であり、又、Ｑ1として
トランジスタを用いたがFETトランジスタを用いても同
様であり、電源の極性を変えても両電源を用いても同様
な効果が得られるのは明らかである。Although a positive bias is applied in this embodiment, the same applies when a negative bias is applied, and a transistor is used as Q 1 , but an FET transistor is also used, and the polarity of the power supply is changed. However, it is clear that the same effect can be obtained by using both power sources.
（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、演算増幅器とト
ランジスタより成る定電流回路においてサーミスタの接
続位置と出力の位置を変えた上で演算増幅器の反転入力
に任意のバイアス電流を加えることにより、温度に対す
る出力電圧の特性を変えることが可能となり後段の信号
処理を容易にし、且つ得られる総合特性の著しい向上を
実現できる極めて自由度の高いサーミスタ温度変換回路
を提供できる。As described above, according to the present invention, in the constant current circuit including the operational amplifier and the transistor, the connection position of the thermistor and the output position are changed, and then an arbitrary bias current is applied to the inverting input of the operational amplifier. With the addition, it is possible to provide a thermistor temperature conversion circuit having a very high degree of freedom, which makes it possible to change the characteristics of the output voltage with respect to temperature, facilitates signal processing in the subsequent stage, and realizes significant improvement in the obtained overall characteristics.
第１図は、本考案による回路を用いたサーミスタ温度変
換器の一実施例を示す回路図であり、同図（ａ）は、サ
ーミスタ温度変換回路，同図（ｂ）は、電圧・周波数変
換回路である。 第２図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと温度と
の関係を示すグラフである。 第３図は、本考案の実施例における出力電圧Vrと電圧・
周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差を示すグラフで
ある。 第４図は、従来のサーミスタ温度変換器の一例を示す回
路図であり、同図（ａ）は、サーミスタ温度変換回路，
同図（ｂ）は、電圧・周波数変換回路である。 第５図は、従来のサーミスタ温度変換回路における出力
電圧Vrと温度との関係を示すグラフである。 第６図は、従来のサーミスタ温度変換回路における出力
電圧Vrと電圧・周波数変換回路の出力ｆ0の直線性誤差
を示すグラフである。 １……演算増幅器 ２……定電圧回路 ３……電圧比較器 ４……モノステーブル・マルチバイブレーター ５……スイッチFIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a thermistor temperature converter using a circuit according to the present invention. FIG. 1 (a) is a thermistor temperature converter circuit, and FIG. 1 (b) is a voltage / frequency converter. Circuit. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the output voltage Vr and the temperature in the embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the output voltage Vr and the voltage in the embodiment of the present invention.
Is a graph showing the linearity error of the output f 0 of the frequency converter. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a conventional thermistor temperature converter, and FIG. 4 (a) is a thermistor temperature converter circuit,
FIG. 2B shows a voltage / frequency conversion circuit. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the output voltage Vr and the temperature in the conventional thermistor temperature conversion circuit. FIG. 6 is a graph showing the linearity error between the output voltage Vr in the conventional thermistor temperature conversion circuit and the output f 0 of the voltage / frequency conversion circuit. 1 ... Operational amplifier 2 ... Constant voltage circuit 3 ... Voltage comparator 4 ... Monostable multivibrator 5 ... Switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−13515（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−95842（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−107138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−145424（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−154122（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−203224（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-63-13515 (JP, A) JP-A-55-95842 (JP, A) JP-A-56-107138 (JP, A) JP-A-61- 145424 (JP, A) JP-A-2-154122 (JP, A) JP-A-2-203224 (JP, A)
Claims (1)
続され、反転入力とグランド間には基準抵抗の替わりに
サーミスタが接続され、出力にはトランジスタのベース
が接続され、更にトランジスタのエミッターは前記演算
増幅器の反転入力に接続され、コレクターは負荷抵抗を
介して任意の電源に接続され、前記トランジスタのコレ
クターと負荷抵抗の接続点から温度変換信号が得られる
回路において、前記演算増幅器の反転入力に任意のバイ
アス電圧を印加したことを特徴とするサーミスタ温度変
換回路。1. A non-inverting input of an operational amplifier is connected to a reference power supply, a inverting input and a ground are connected to a thermistor instead of a reference resistor, an output is connected to a base of a transistor, and an emitter of the transistor is further connected. Is connected to the inverting input of the operational amplifier, the collector is connected to an arbitrary power source through a load resistor, and a temperature conversion signal is obtained from the connection point of the collector of the transistor and the load resistor. A thermistor temperature conversion circuit characterized by applying an arbitrary bias voltage to its input.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12135689U JPH089618Y2 (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | Thermistor temperature conversion circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP12135689U JPH089618Y2 (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | Thermistor temperature conversion circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360041U JPH0360041U (en) | 1991-06-13 |
| JPH089618Y2 true JPH089618Y2 (en) | 1996-03-21 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP12135689U Expired - Lifetime JPH089618Y2 (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | Thermistor temperature conversion circuit |
Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7089203B1 (en) * | 2021-01-07 | 2022-06-22 | ミツミ電機株式会社 | Temperature measurement circuit and temperature measurement device |
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1989
- 1989-10-17 JP JP12135689U patent/JPH089618Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0360041U (en) | 1991-06-13 |
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