1引言t28-464
温度作为表示物体冷热程度的一个物理量，其在我国工农业生产的过程和现代科学研究过程中，都是一个非常重要的物理参数。而随着科学技术水平的不断提高，温度测量技术也得到了不断发展。温度测量技术的核心器件为温度传感器。NTC热敏电阻作为温度传感器家族的一员，具备体积小、响应速度快、工作范围宽、稳定性好、价格低廉等一系列优点，在测温电路当中得到了广泛的应用，但由于NTC热敏电阻本身是一个非线性元件，存在严重的热电非线性问题，使得对应的温度测量电路的设计相对复杂。而在设计过程中引入Multisim这一专门用于电子线路仿真与设计的EDA 工具软件，通过引入计算机辅助仿真技术，在计算机上来完成整个硬件电路的电路设计，从而减轻硬件电路验证阶段的工作量，同时，其界面友好、功能强大、易学易用的特点，使得其成为电类设计开发人员青睐的硬件开发仿真工具之一，也为电子类专业教学创建了一个良好的平台[1]。 2Multisim软件简介
Multisim软件原名EWB，本身来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image technologies简称IIT公司），后被美国国家仪器有限公司(National Instruments，简称NI)收购后，更名为NI Multisim。它是一款以Windows为基础的用于电子电路仿真和设计的EDA仿真工具软件。其主要功能是用软件的方法来虚拟常用电工、电子元器件以及常用的电工、电子中用到的仪器和仪表，借助Multisim软件，我们可以
很轻松地在个人计算机上设计、测试和演示各种电子电路，也可对电路中的各元器件人为设置各种故障，来检测电路在对应情况下的工作状态。Multisim软件的主要特点有：①元件库十分丰富；②虚拟仪器、仪表种类齐全；③有很强的电路分析功能；④有丰富的Help功能等[2]。
3热敏电阻器103AT-2
表1103AT-2型热敏电阻器的温度阻值对应表
温度℃
10
20
25
30
40
50
60
70
80
90
100
阻值Ω
27.28K
17.96K
12.09K
10K
8.313K
5.828K
液态金属机器人4.161K
3.021K
1-甲基环戊醇
2.229K
1.669K
1.266K
973.5R
热敏电阻传感器简称热敏电阻器，顾名思义，是一种对温度十分敏感的电阻器。热敏电阻器对于外界环境的温度的变化，其电阻阻值会与之成比例变化。按温度升高，相应热敏电阻阻值呈现减小或者增大的趋势，我们可以将热敏电阻分为负温度系数热敏电阻器(NTC)和正温度系数热敏电阻
基于Multisim的NTC热敏电阻温度
测量电路的设计与仿真
祝勋1张雅娟2
标志验证网（1.武汉软件工程职业学院，湖北武汉430205；
2.武汉职业技术学院电信学院，湖北武汉430074）
[摘要]由于NTC热敏电阻存在严重的热电非线性问题，使得对应的温度测量电路的设计相对复杂。为此本文根据NTC热敏电阻的性能参数特点，设计了相应的温度测量电路，并对此温度测量电路在multisim环境中进行了仿真分析，仿真结果达到电路设计要求。
[关键词]仿真；热敏电阻传感器；multisim；温度测量电路
中图分类号：TP212.9文献标识码：A文章编号：1008-6609(2017)09-0053-03
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作者简介：祝勋（1979-），男，湖北武汉人，硕士，讲师，研究方向为电子、通信、激光加工等。
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器(PTC)两大类[3]。在本文中，我们选用的是负温度系数热敏电阻器（NTC），具体型号为103AT-2。103AT-2热敏电阻器产自日本石冢电子株式会社(SEMITEC)，是一种高精度的热敏电阻传感器，其具备精度高、误差小和高耐温性的特点[4]。表1中数据是103AT-2型热敏电阻器的温度阻值对应表。
4温度测量电路的设计
电路要求利用NTC温敏电阻设计测温范围为0-100℃的测温电路，要求输出电路的性能指标为100mV/℃，即温度为0℃的时候，电路输出电压约为0V，温度为50℃的时候，电路输出电压约为5V，……，以此类推。 4.1TL431BCD稳压电路
图1TL431BCD稳压电路图
TL431BCD三端可调分流基准源由德州仪器公司（TI）生产，是一种具有良好热稳定性能的并联稳压集成电路。它的输出电压可以很容易地设置成从2.5V到36V范围内的任意电压值。在Multisim中构建图1所示的基本稳压电路，在TL431BCD两端得到稳定的2.494V的输出电压，经电阻串联分压后输出1V的固定电压作为后续电路的基准电压。
4.2同相比例放大电路
在Multisim中构建图2所示同相比例放大电路，输入信号电压v in通过电阻加到运放的同相输入端，输出电压v out通过电阻R2和R1反馈到集成运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。其输入电压和输出电压之间的关系为：
V
out=（1+R2
R1
）V
in
同相比例放大电路的特点为：输入电阻很高且输出电阻很低，电压放大倍数不小于1。
图2同相比例放大电路图4.3电压跟随器
在Multisim中构建图3所示电压跟随器电路，输入信号电压v in通过电阻加到运放的同相输入端，输出电压v out通过导线直接连接到集成运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。其输入电压和输出电压之间的关系为：
V
out≈V in
电压跟随器的特点为：输入阻抗高，输出阻抗低。其主要作用在于在电路中作为缓冲级和隔离级使用。本系统在各级电路间都使用电压跟随器作为隔离级。
图3电压跟随器电路图
4.4减法运算电路
在Multisim中构建图4所示减法运算电路，两个输入信号电压v in1和v in2分别通过电阻加到运放的反相
输入端和同相输入端，输出电压v out通过电阻R2连接到集成运放的反相输入端[5]。在本电路中，由于R1=R2=R3=R4，输入电压和输出电压之间的关系为：
V
out=V in2-V in1
图4减法运算电路图
4.5整体电路分析
TL431BCD稳压电路提供稳定的2.494V恒定电压输出，经可调电阻和10千欧电阻串联组成的分压电路分压后得到的1V基准电压，基准电压通过电压跟随器供NTC热敏电阻103AT-2与3.3千欧电阻串联来进行分压，由表1得知0℃时NTC电阻阻值为27.28K，仿真结果：3.3千欧电阻两端电压为107.9mV，改变R10的大小，设定成100℃时NTC的阻值973.5R，仿真结果：3.3千欧电阻两端电压为772.2mV，此时电
２Ｏ
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路的技术指标为（772.2-107.9）/100=6.64(mV /℃)，想要实现本电路的基本技术指标100mV /℃，同相比例放大电路的放大倍数应设定为100/6.64=15倍，即可达到设计要求。减法运算电路的作用是通过调节R8电阻的大小，使整体电
路在温度为0℃时输出的电压也为0V 。系统整体电路图如图5所示。5结论我们根据103AT-2型热敏电阻器的温度阻值对应表将0℃、50℃以及100℃时热敏电阻的阻值分别代入到以上电路进行仿真，得到电路输出的电压分别为6.61uV 、5.033V 和9.999V ，仿真结果达到电路设计的要求。实际硬件电路的结果也与仿真结果相一致。仿真软件Multisim 的使用使得我们可以在具体硬件实验电路搭建之前，就可以在计算机上对设计的电路进行功能性验证，测试其输出结果是否满足设定
要求，也可以观察到不同的参数设置对输出结果产生的影响，大大地减少了开发测试的工作量，具有十分重要的实际作用。
参考文献：
[1]赵卉．基于Multisim 10的负反馈放大电路的仿真分析[J]．大众科技，2010（11）：30-31．
[2]张秀鸯，朱津津．利用Multisim 仿真软件提高模拟电子术实验教
学效果[J]．科技资讯，2009（35）：187．
[3]彭俊珍，林凤华．NTC 热敏电阻的温度测量技术及线性电路[J].湖北职业技术学院学报，2008（9）：104-105．
折流板除雾器[4]103AT-2数据手册[Z]．英文版．2008．
[5]曾伟．基于Multisim 10的集成运算放大器应用电路仿真分析[J].电子与封装，2011（12）：18-20．
f型钢
Design and Simulation of NTC Thermistor Temperature Measurement
Circuit Based on Multisim
Zhu Xun 1Zhang Yajuan 2
（1.Wuhan V ocational College of Software and Engineering,Wuhan 430074,Hubei;
2.Wuhan Polytechnic,Wuhan 430074,Hubei ）
【Abstract 】Because the NTC thermistor sensor has a serious problem of nonlinear thermal power,the design of temperature mea-surement circuit is complex.According to the performance parameters of NTC thermistor,the corresponding temperature measure-ment circuit is designed.The circuit is simulated and analyzed in Multisim environment.The simulation results reach the circuit de-sign requirements.
【Keywords 】simulation;thermistor sensor;multisim;temperature measuring circuit
图5温度测量电路整体电路图
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