通过简单的ntc电阻分压进行测量的方法

PCB板已经从板厂打样回来，然而设计硬件方案非常仓促，并收到PCB之后并没有经过严格的计算。

通过简单的NTC电阻分压进行测量，不一定能满足体温检测的精度和分辨率的要求。

因此，在焊接样板的同时，需要花点时间进行理论分析，根据分析结果，进行手工修改电路以及程序的编写。

测量分辨率

分辨率是指测量仪器能够检测到被测量最小变化量的本领。

一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格数值的一半。

数字式仪表的分辨率规定为最后一位的数字。

对于体温的检测，至少需要能检测到0.1℃的温度。

NTC阻值-温度关系

利用导数公式，我们可以算出AD转换值与温度之间的变化关系式，

AD转换数值与温度变化关系式

由上述公式中，可以知道，当R=RT时，分辨率最高。

从NTC厂家提供的资料中，可以得到，当R取30KΩ，采用10位的ADC时，ΔAD/ΔT=-10。

也就是说1℃的体温变化，可以产生10个AD转换数值的变化。

显示不能满足0.1℃的分辨率的要求。

为了保证精度，至少需要做到ΔAD/ΔT=-100。

即0.1℃的体温变化，产生10个AD转换数值的变化。

高精度NTC规格书

显然简单的分压电路是不能满足体温测量的分辨率要求。

需要改造成惠斯通电桥，并通过高精度运放进行信号放大。

其中运算放大器采用圣邦微电子的SGM8040-1，其工作电压可低至1.4V。

工作电流低至1uA。

改成电桥测量体温

电路优化

通过简单的数学计算，推导出采用NTC电阻分压进行体温检测无法满足分辨率和精度要求。

要文章的末尾，提出了采用惠斯登电桥，并采用低功耗轨对轨运放进行信号放大的改进方案。 在这篇文章中，我准备对该改进电路的详细参数进行推导计算。 如下图，

改进的体温检测电路

确认参数

如下图，根据节点电流法计算流过节点1的电流，

改进电路以及参数 可以得到下面等式：

节点电流法 整理得到运放的输出电压Vo为，

输出电压表达式 根据上述表达式，可以分析得到，RL=90KΩ, R1=R2=R3=30KΩ时，NTC电阻RT在24KΩ-34KΩ之间变化（对应温度为34℃-42℃）时，V0可以得到0-2.5V之间的接近满幅度的变化范围，从而得到最大分辨率。 此时，NTC电阻阻值和输出电压V0之间的关系为：

NTC电阻值与运放输出电压关系表 此时，每℃温度变化可以产生50-80个AD转换值的变化。

编辑：黄飞