Z元件的温度补偿技术

文章摘要：按照产品标准的规定： Vf≤Vth/3 取：VZ=Vf=Vth /3， If=(E-Vf)/RL=(Vth-Vf+IthRL)/RL 因为IthRL很小，忽略不计，所以： , 所以： （2）(2)电源电压ES的确定 由图12可知 ES=VZS+IZSRL = Vth –DV+ IZSRL 因为IZSRL很小，只有0.1~0.2V，所以将其忽略不计，常温下电源电压ES为：ES ≈Vth –DV 考虑到电源电压调变时，可能存在误差，初始设计的DV值不能过小，其最小值建议为(5~10°C) SP （SP为阈值点的温度灵敏度）。所以：ES= Vth +(5~10°C) SP (3)(3)同步改变电

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　　按照产品标准的规定：

　　Vf≤Vth/3 　　取：VZ=Vf=Vth /3， 　　If=(E-Vf)/RL=(Vth-Vf+IthRL)/RL 因为IthRL很小，忽略不计，所以： , 　　所以：

（2）

　　(2)电源电压ES的确定

　　由图12可知 　　ES=VZS+IZSRL = Vth –DV+ IZSRL

　　因为IZSRL很小，只有0.1~0.2V，所以将其忽略不计，常温下电源电压ES为：

　　ES ≈Vth –DV

　　考虑到电源电压调变时，可能存在误差，初始设计的DV值不能过小，其最小值建议为(5~10°C) SP （SP为阈值点的温度灵敏度）。所以：ES= Vth +(5~10°C) SP (3)

　　(3)同步改变电源电压

　　从图12我们知道，当温度上升到T1时，阈值点P将左移至P1点，若通过补偿能自动将电源电压由ES调整到E1，使工作点从QS左移至Q1，并使(1)式成立，DV即可保持不变，此时Vth1 –VZ1 =DV；当温度下降到T2时，P点将右移至P2点，若将电源电压ES由ES自动调整到E2，并使(1)式成立，DV仍可保持不变，此时Vth2 –VZ2 =DV即可消除跳变误差，达到补偿。

　　在T1时，电源电压为E1： E1= Vth1+(5~10℃) SP = Vth +(T1-T) SP+(5~10℃) SP

　　在T2时，电源电压为E2：E2= Vth2+(5~10℃) SP = Vth +(T2-T) SP+(5~10℃) SP

　　在工作温度范围T2~T1间电源电压的调变量为DE：

　　DE＝E2-E1=(T2-T1) SP （4）

　　从(4)式可以看出，该开关量输出电路的电源，应该是具有负温度系数的直流电源，该电源可选用图6中的电源E，只需把Rt换成NTC电阻，或用图7中电源EO。

　　四、脉冲频率输出的温度补偿

　　1．应用电路

　　Z-元件的脉冲频率输出有不同的电路组态，其应用组态之一如图13所示。该电路当电源电压E恒定时，在光、磁或力等外部激励作用下，输出端VO可输出与外部激励成比例的脉冲频率信号，称为有效输出，波形为锯齿波，如图14所示。作为半导体敏感元件，由于环境温度对有效输出也具有一定灵敏度，这将严重影响有效输出的检测精度，当环境温度变化较大或检测精度要求较高时，必须通过温度补偿对温漂加以抑制。

　　2．温度补偿原理

　　Z-元件的输出频率f与工作电压E有关，与电路结构以及参数有关，也与使用环境温度有关。当电路结构以及参数一定时(C=0.1mF，RL=15kW)输出频率f仅与工作电压E和工作温度T有关。为研究温度补偿原理，确定合适的补偿方法，特列出三者的隐函数关系：f = F ( T , E )

　　如果把Z-元件构成的频率输出电路看成是一个线性系统或者可进行线性化处理时，可利用叠加原理对该隐函数求其偏微分：

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