z元件的温度补偿技术的论文

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1、Z元件的温度补偿技术的论文摘要：本文详细地介绍了光敏z-元件、磁敏z-元件以及力敏z-元件的温度补偿原理与补偿方法，供用户利用光、磁、力敏z-元件进行应用开发时参考。关键词：z-元件、敏感元件、温度补偿、光敏、磁敏、力敏一、前言半导体敏感元件对温度都有一定的灵敏度。抑制温度漂移是半导体敏感元件的常见问题，z-元件也不例外。本文在前述文章的基础上，详细介绍z-元件的温度补偿原理与温度补偿方法，供光、磁、力敏z-元件应用开发参考。不同品种的z-元件均能以简单的电路，分别对温、光、磁、力等外部激励作用输出模拟、开关或脉冲频率信号[1

2、][2][3]，其中后两种为数字信号，可构成三端数字传感器。这种三端数字传感器不需放大和a/d转换就可与计算机直接通讯，直接用于多种物理参数的监控、报警、检测和计量，在数字信息时代具有广泛的应用前景，这是z-元件的技术优势。但由于z-元件是半导体敏感元件，对环境温度影响必然也有一定的灵敏度，这将在有效输出中因产生温度漂移而严重影响检测精度。因而，在高精度检测计量中，除在生产工艺上、电路参数设计上应尽可能降低光、磁、力敏z-元件的温度灵敏度外，还必须研究z-元件所特有的温度补偿技术。z-元件的工作原理本身很便于进行温度补偿，补偿

3、方法也很多。同一品种的z-元件，因应用电路组态不同，其补偿原理与补偿方法也不同，特就模拟、开关和脉冲频率三种不同的输出组态分别叙述如下。.二、模拟量输出的温度补偿对z-元件的模拟量输出，温度补偿的目的是克服温度变化的干扰，调整静态工作点，使输出电压稳定。1．应用电路z-元件的模拟量输出有正向(m1区)应用和反向应用两种方式，应用电路如图1所示，其中图1(a)为正向应用，图1(b)为反向应用，图2为温度补偿原理解析图。2．温度补偿原理和补偿方法在图2中，温度补偿时应以标准温度20℃为温度补偿的工作基准，其中令：ts：标准温度t：

4、工作温度qs：标准温度时的静态工作点q：工作温度时的静态工作点qs￠：温度补偿后的静态工作点vos：标准温度时的输出电压vo：工作温度时的输出电压在标准温度ts时，由电源电压e、负载电阻rl决定的负载线与ts时的m1区伏安特性（或反向特性）相交，确定静态工作点qs，输出电压为vos。当环境温度从ts升高到t时，静态工作点qs沿负载线移动到q，相应使输出电压由vos增加到vo，且vo＝vos＋dvo，产生输出漂移dvo，。若采用补偿措施在环境温度t时使工作点由q移动到qs￠，使输出电压恢复为vo，则可抑制输出漂移，使dvo＝0，

5、达到全补偿。(1)利用ntc热敏电阻基于温度补偿原理，在图1(a)、(b)中，利用ntc热敏电阻rt取代负载电阻rl，如图3(a)、(b)所示，温度补偿过程解析如图2所示。在图3电路中，标准温度ts时负载电阻为rt，当温度升高到工作温度t时，使其阻值为rt￠，可使静态工作点由q推移到qs￠，由于rt.<rt￠，故应选ntc热敏电阻。当温度漂移量dvo已知时，只要确定标准温度时的rt值及合适的温度系数(即b)值，使得在工作温度时的阻值为rt￠，即可达到全补偿。(2)改变电源电压基于温度补偿原理，补偿电路如图4(a)、(b)

6、所示，图5为补偿过程解析图，其中负载电阻rl值不变，当温度由ts升到t时，产生输出漂移dvo，为使dvo=0，可使es相应增大到es￠，若电源电压的调整量为de，且de=es￠-es，要满足de=-kdvo的补偿条件，可达到全补偿。其中，k为比例系数，“负号”表示电压的改变方向应与输出漂移方向相反，比例系数k与负载线斜率有关，可通过计算或实验求取，且：为了得到满足补偿条件的按温度调变的电源电压，实际补偿时可采用缓变型ptc热敏电阻、ntc热敏电阻或温敏z-元件来改变电源电压e，达到补偿的目的：①采用缓变型ptc热敏电阻采用缓变

7、型ptc热敏电阻的补偿电路如图6所示。在图6中，z-元件与负载电阻rl构成工作电路，工作电路的直流电源电压e由集成稳压电源lm317电路供电，rt为缓变型热敏电阻，采用热敏电阻rt的lm317电路的输出电压为：按温度补偿要求，当温度增加时，电源电压e应该增加，rt应该增加，故rt应选缓变型ptc热敏电阻。r2用于设定电压e的初始值，合理选择ptc热敏电阻rt的初始值及其温度系数，使之满足de=-kdvo的补偿条件即可达到补偿的目的。②采用ntc热敏电阻因缓变型ptc热敏电阻市售较少，而且补偿过程中温度系数也难于匹配，多数情况应

8、采用ntc热敏电阻。若采用ntc热敏电阻进行补偿时，也可采用图6所示电路，但要把r1与rt互换位置。当采用ntc型热敏电阻时，为了便于热敏电阻的补偿匹配，可利用运算放大器，实际补偿电路如图7所示。在图7中，rt为ntc热敏电阻，a为由单电源vcc供电的反相输入运放构成的比例放