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NTC热敏电阻的线性化及其应用2004年9月（1） 摘要 介绍了负温度系数（NTC）热敏电阻的特性，阐述了NTC热敏电阻线性化的原理、改善NTC热敏电阻非线性的方法及其在测温系统中的应用。 关键词 NTC热敏电阻 温度系数 非线性 智能温度传感器 单片机 NTC（负温度系数）热敏电阻的测温范围比集成温度传感器宽（最高可达＋250℃），而价格又比铂热电阻低廉，被广泛应用于工业测温领域。但由于NTC热敏电阻属于非线性元件，因此必须进行线性化处理。利用外部电阻和智能温度传感器来实现NTC热敏电阻线性化的方法，其优点是电路简单、成本低廉，可同时对多路NTC热敏电阻做线性化处理，并能在此基础上构成多通道温度测量系统。 1 NTC热敏电阻的特性 NTC热敏电阻的电阻值（ 图1 电阻值与热力学温度的典型曲线 NTC热敏电阻值与热力学温度的准确表达式为
式中：A、B为由半导体材料和加工工艺所决定的两个常数，B值为热敏指数。 设在某一温度 将式（2）除以式（3）后得到 对式（4）两边取对数后整理成 利用式（5）可以计算出B值。 最后将式（2）代入式（1）中并进行微分后可得到 这表明 2 NTC热敏电阻线性化的电路设计 通常利用单片机对NTC热敏电阻进行线性化，不仅电路复杂，而且要做大量的计算。下面介绍一种利用四通道智能温度传感器MAX6691实现NTC热敏电阻线性化的电路，如图2所示。
图2 NTC热敏电阻线性化电路 MAX6691既可配负温度系数（NTC）热敏电阻，又可配正温度系数(PTC)热敏电阻。在测量气体或液体温度时，使用NTC热敏电阻更为普遍。热敏电阻的测量范围可以超出芯片的工作温度。例如配10K3A1IA型NTC热敏电阻时，MAX6691的测温范围是－80℃～＋150℃，而MAX6691的工作温度范围仅为－55℃～＋125℃。 MAX6691内部主要包括5部分：①1.24V基准电压源；②由四选一模拟开关构成的多路转换器（MUX）；③缓冲放大器；④PWM转换器及单线I/O接口；⑤控制逻辑。外围元件中，
MAX6691的测温原理如下：首先通过自动切换多路转换器（MUX）依次检测4只NTC热敏电阻的电压，然后进行缓冲放大，再利用PWM转换器把电压信号变成脉宽信号，由单线I/O接口送给单片机（
在测量前，MAX6691处于休眠模式，I/O端呈高电平 |
）与热力学温度（T）的典型曲线如图1所示。由图可见，当温度升高时 
迅速减小，NTC热敏电阻温度系数 
的定义式可表示为
(1)
(2)
下的电阻值为 
，有关系式
(3)
(4)
(5)
(6)
并非一个常数，而是温度的函数，它与热力学温度的平方成反比，且为一负值。由此可见，NTC热敏电阻温度系数的绝对值随温度的降低而增大，随温度升高而减小，这是造成NTC热敏电阻非线性的根本原因。
分别接4只热敏电阻。在 
之间接外部电阻 
。 
分别为电源端和地。I/O为漏极开路的单线输入/输出接口，外部接10k 
的上拉电阻。该芯片适配热敏电阻并具有单显I/O接口。
代表四只NTC热敏电阻， 
为外部电阻， 
为I/O端上拉电阻，C为滤除电源噪声的电容。
），最后由 
分别计算出4路被测温度的数值。测量准确度为0.5％，测量误差小于0.5％FS(FS代表满量程温度值)，能自动检测热敏电阻开路或短路故障，一旦出现故障，I/O端就输出一个很窄的故障脉冲。
。测量开始时，单片机首先把I/O端置成低电平并至少保持5 
时间，然后释放I/O端。MAX6691的 
端就依次连接到热敏电阻 
上，再经过 
接基准电压 
，测量过程需102ms（典型值）。测量结束时，MAX6691先把I/O端拉成低电平并保持125 
，然后按照顺序输出4个脉宽信号 
, 
即表示高电平持续时间，它与外部电阻 
上的压将 
成正比。 
代表低电平持续时间，它与 
成正比，因 
为固定值，故 
恒定不变， 
＝4.9ms。 
比值的表达式为[3] |
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