传感器与自动检测技术课程设计报告论文完整版(初稿)1.doc

目录 目录 - 1 - 摘要： - 1 - 关键词： - 1 - 1 引言 - 1 - 2 温度传感器特性及检测研究实验 - 1 - 2.1 设计目的 - 1 - 2.2 设计原理 - 1 - 2.2.1 AD590的内部原理： - 1 - 2.2.2 AD590的工作原理 - 4 - 2.3 设计所需的仪器 - 5 - 2.4 设计步骤 - 5 - 2.5 实验数据 - 5 - 2.6 绘图分析 - 6 - 2.7 数据分析及结论 - 7 - 3 集成温度传感器的应用的探讨 - 7 - 4 集成温度传感器两种输出型比较 - 7 - 5 设计心得与体会 - 8 - 参考文献 - 9 - 致谢 - 9 - 集成温度传感器的特性 摘要：了解常用的集成温度传感器AD590的基本原理，然后，设计电路检测流过AD590的电流I与温度的T的线性关系，画出其拟合曲线，分析非线性误差。最后，讨论电流输出型和电压输出型集成温度传感器的优缺点。 关键词：集成温度传感器 线性关系 拟合曲线 非线性误差 1 引言 集成温度传器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于－50℃－＋150℃之间测量，温敏晶体管是利用管子的集电极电流恒定时，晶体管的基极—发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管Ub电压生产时的离散性、均采用了特殊的差分电路。集成温度传感器有电压型和电流型二种，电流输出型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源。因此它具有不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰。具有很好的线性特性。本实验采用的是国产的AD590。它只需要一种电源（＋4V－＋30V）。即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为R2）即可实现电流到电压的转换。它使用方便且电流型比电压型的测量精度更高。 2 温度传感器特性及检测研究实验 2.1 设计目的 1.了解常用的集成温度传感器AD590的内部原理及基本的工作原理。 2.设计电路检测AD590输出的电压U与温度的T的线性关系。 3.讨论电流输出型和电压输出型集成温度传感器的优缺点。 2.2 设计所需的芯片原理 2.2.1 AD590的内部原理： AD590 的内部简化电路如图所示。该传感器由多个晶体管和电阻组成,其中晶体管制作在一个半导体单面基片上,因此它们的特性、损耗和发射极面积能够相互匹配。整体分析,该电路可看作由两个镜象电流源构成。其中,晶体管Q1和Q2组成上镜象电流源, Q3 和Q4 组成下镜象电流源。如果设上镜象电路的输出是Q3 的输入,则Q4 的输入是上镜象电路的输出。 图1 AD590简化原理图 设各晶体管为理想晶体管(即它们的电流放大系数β趋于无穷大),则知 （1） 由于镜像电流源和的作用，，。因此 （2） 结理想伏安特性表达式为 （3） 对晶体管而言，上式中的即为发射极电流；为集电极-发射极反向饱和电流；为基极与发射极之间的电压；为温度的电压当量(即)，为电子电荷，为波尔兹曼常数, 为热力学温度。 当温度在之间时，近似在之间。硅管约为，因此。则（3）可改写为，即 （4） 所以，， ，有图知 （5） 所以 （6） 由于Is正比于各晶体管的发射极的面积S，所以（6）可改写为 （7） ,分别为晶体管,的发射极面积。若，则， 因此 （8） 所以 （9） 由上式知，