电阻变化型温度传感器的输入转换电路

此种形式之传感器会因物理量的变化，而造成电阻的变化，如白金感温电阻，一般其阻抗变化可表示为如下线性式：R(T)=R(0)+aT。其基本的转换电路有分压法、电阻电桥法、定电流负载接地法、定电流负载浮接法、有源电桥法等五种。 

1.分压法： 
         
在上图(a)与(b)中R(T)为传感器因物理量变化产生的电阻变化量；R为分压电阻；V_ref为稳定的电压源；V_A(T)与V_B(T)则为由R(T)所转换而来的电压值。故可知 
  
对图(a)而言，当R>>R(T)时，则 
  
此时V_A(T)之大小正比于R(T)之大小变化，可近似为一线性关系式，但由于R>>R(T)，因此V_A(T)灵敏度很小。然而若R越小，则虽VA(T)对R(T)之变化灵敏度可变大，但其线性误差也越大，即V_A(T)与R(T)之关系式愈呈非线性关系。 
2.电阻电桥法： 
  
在上图中之电阻电桥是惠斯登电阻电桥。由电桥的分压可知

若令R₁=R₂=R且R₃=R(0)，则输出电压 

其中，R(0)为传感器在0℃时之电阻值。 
由于传感器的电阻变化可以表示为 
R(T)=R(0)+αT， 
则输出电压可表示为 
  
当R+R(0)>>aT时，则感测电路的输出电压可简化为

若进一步假设，则感测电路的输出电压可更简化为

因此，为满足上两情况，若R₁=R₂=R的电阻值要越大，则可使V(T)与温度值T间的线性度越好，但灵敏则将会变小，因而使得输出电压值V( T)易受杂讯的影响。 
3.定电流负载接地法 
此法是以一个极稳定的定电流I ref流过传感器电阻R(T)，则R(T)上所产生的压降值V(T)即为物理量的变化值。如下图所示，

因此，输出电压值为 
V(T)=I _ref ×R(T)=I _ref ×(R(0)＋αT) 
在上式中，输出电压V(T)和温度T间为线性关系式。但此法最大的问题在于，要得到稳定的负载接地之定电流源并不容易。 
4.定电流负载浮接法 
如下两图所示，

其中差异仅在于输入之参考电压。 
由于运算放大器之输入正负两极间阻抗很大，因此 
  
其中，Ｖref须为稳定电压源，而R1则为固定电阻，故I ref即可成为稳定电流源。由虚短路可知v－ = v＋ = 0 Volt，所以 
V(T)＝I ref ×R(T) 
    ＝I ref ×(R(0)＋αT) 
由于I ref是定电流，因此输出电压V(T)与温度T间为线性关系式，但此种方法会因v＋直接接地，而易受杂讯干扰。 
5.有源电桥法 
此法电路如下图。与定电流负载浮接法相比较，其差异在于v＋并不是直接接地，因此可避免杂讯干扰。 
   
由虚短路可知 
所以 
   

    
由于运算放大器之正负两极间阻抗很大，故 
  
因此，可得

若R₂=KP₁则 
  
由于V _ref是定电压，因此输出电压V(T)与温度T间为线性关系式。