1 NTC热敏电阻的特性

NTC热敏电阻的电阻值（ ）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)

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

(2)

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 下的电阻值为 ，有关系式

(3)

将式（2）除以式（3）后得到

(4)

对式（4）两边取对数后整理成

(5)

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

(6)

这表明 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。

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。 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。

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， 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。

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（ ），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。

在测量前，MAX6691处于休眠模式，I/O端呈高电平 。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]