[发明专利]温度测量电路

说明书

本发明涉及使用测温电阻器和热敏电阻(以下总称测温电阻器)作为温度传感器并输出对应于所测量的温度的放大器输出电压的温度测量电路。

图5是表示以往的温度测量电路的一例的电路图，图中，1是放大对应于测温电阻器R的电阻变化的电压的单电源(+15V)的运算放大器，2a、2b是向测温电阻器R等供给电流I的恒流源，R₂、R₃是确定设定运算放大器1的放大系数等电路常数的电阻，r是布线电阻。

接下来说明有关(温度测量电路的)动作。

测温电阻器R其电阻值随着周围的温度变化而变化。因此，若测温电阻器R的电阻值发生变化，则由该测温电阻器R所产生的电压降成分也发生变化。为此，通过从恒流源2a供给恒定的电流给测温电阻器R，则所述电阻的变化变换(R-V变换)为电压的变化，该变化被输入到单电源的运算放大器1。单电源(+15V)的运算电路1将由测温电阻器R所产生的电压降成分进行放大并输出。为此，单电源运算电路1的输出电压就成为对应于所述测温电阻器R的周围温度的值。

这里，测温电阻器R的电阻值若对温度发生如图6(A)中所示的线性变化，则通过所述的R-V变换变成如6图6(B)所示的那样相对于电阻值的变化的大致呈线性的电压的变化，该电压变化通过单电源运算放大器1被放大，成为如图6(C)所示的那样相对于温度的线性的电压变化并从运算放大器1向外界输出。

再者，因为与由恒流源2 b所供给的电流I比较来自运算放大器1的电流小，将其忽略，又由于R＞＞r，故将布线电阻视为0，若假定运算放大器1的增益为G，则运算放大器1的输出电压V0成为V0＝R×I×G。另外，在图6(B)、(C)所示的特性图中可知，斜线部分表示是单电源的运算放大器1不能工作的范围的不能工作范围，但R-V变换后的电压和双电源的运算放大器1的输出电压都不进入上述不可能工作范围，单电源运算放大器1充分发挥其特性而工作。

但是，若如上述那样使用测温电阻器R作为温度传感器，由于由上述的电阻R的变化引起电压的变化是微小信号，故下一级单电源运算放大器1有必要使用高精度的放大器。但是，高精度单电源运算放大器1一般价格昂贵，其结果温度测量电路的制造费用昂贵。另一方面，若使用价格低廉的高精度双电源运算放大器(未图示)，则能低价制造并提供温度测量电路。

因此，在将图5所示的以往的温度测量电路中使用的单电源运算放大器1替换成双电源运算放大器时，测温电阻器R如图7(A)所示那样其电阻值相对于温度而变化。这个电阻值的变化通过与上述同样的R-V变换变成如图7(B)所示的相对于温度的电压变化，并输入到双电源运算放大器中。该电压变化通过双电源运算放大器被放大，成为如图7(C)所示的那样对应于所述温度的电压后从运算放大器向外界输出。

这里，在使用铂Pt100作为测温电阻器R的情况下，当输入温度范围在-200℃～100℃时，由于测温电阻器R的输出值为18.5Ω-139.64Ω，所以运算放大器的输出电压为1.32V-10V。其中，这时的放大系数是71.6倍(假定最大输入电压为10V那样的放大系数)。假定供给测温电阻器R的电流为1mA。因此，作为运算放大器的规格必须满足上述的数值的规格，但高精度的双电源运算放大器和高精度的单电源运算放大器的规格变成图8所示那样的图表。

如该图8的图表所示那样，当运算放大器的电源电压为0.15V、测温电阻器R在-200℃时为18.5Ω时，运算放大器的输出为1.32V，但这么一来，输入电压过低，不符合图8所示的高精度双电源运算放大器的规格(输入/输出规格)，在图5所示的以往电路中不能使用双电源运算放大器。

不能使用这种双电源运算放大器的理由也被表示在图7(B)的特性图中，在该特性图中用斜线表示的范围是双电源运算放大器的不能工作的范围，使测温电阻器R的电阻变化变换成电压的变化的结果，全部进入上述斜线范围。因此，如图7(C)所示的那样，双电源运算放大器的输出电压一部分也进入了不能工作的范围，在以往的温度测量电路的结构中就不能使价格低廉的双电源运算放大器实行规格化。

图9是表示以往的温度测量电路的其他例子的电路图，图中，单电源运算放大器1的输入一侧连接恒压源3a、3b。其他构成与图5所示的以往例子的温度测量电路相同，因为同样的部件使用同样的符号，故在此省略了重复说明。

接下来对该电路的动作进行说明。