目前，热电阻和热电偶是工业生产过程自动化最常用的两种温度传感器。
热电阻由于在测量的灵敏度、线性度等诸多方面均优于热电偶，因此，在中低温区得到了更广泛的应用。
传统的不平衡电桥作为电阻温度变送器（如铜热电阻、铂热电阻等）的测量电路，在温度测量和控制中起着极其重要的作用。
这种电路也经常作为单片机的一种前向通道接口使用，进而构成智能化测量控制仪表，但是，不平衡电桥中存在的非线性特性一直是人们需要彻底解决的问题。
除此之外，在设计中，还要考虑自热温升、引线电阻、零点迁移等因素。
对于热电阻的测量，人们进行了大量的研究，也发表了很多的文章，在对这些成果进行借鉴的基础上，本文提出了一种新型的热电阻测量电路，具有通用性强、测量精度高、电路简单等特点。
2 电桥非线性分析
电桥是在工业测量过程中进行电阻—电压转换的常用电路，具有结构简单及良好的动态品质。
但存在的问题是桥臂电阻和电桥输出电压之间的非线性。
产生ΔR的变化时，电桥输出电压变化为：如图2—1所示，在桥臂电阻R
2
显然，上式的分母项是产生非线性的根本原因。
而该分母项的产生，其原因是当R2发生变化时，该侧桥臂上的电流也相应的发生变化。
如果保证该侧电流恒定，那么，电压与电阻的关系就是线性的。
基于这种思路，作者利用恒流源设计了热电阻测量电路，下一部分将进行重点说明。
3 热电阻测量电路设计与分析
在图3—1中左侧为恒流源电路，为了便于说明，将其分离出来如图3—2所示。
通过反馈网络对取样电阻上的电压取样，然后，与基准电压比较，得到一个误差，
将此误差用放大器放大后去控制调整管，改变调整管c－e之间的电压降，达到恒流的目的。
R S 为取样电阻，当电流I流过R
S
时，R
S
上压降为V
RS
，有：
V RS ＝I×R
S
（3—1）
V
RS 与I成正比。
当I变化时V
RS
一定朝着相同的方向变化。
有：
V
P ＝V
REF （3-2）
V N ＝V
RS
（3—3）
其中，V
P
为比较放大器的同相输入端电压，V
N
为反相端输入电压。
在理想的情况下，对于运算放大器来说，有： V
P
＝
V N （3—4） V
RS
＝V
REF （3-5）
即：V
RS ＝V
REF
（3—5）因此，从理论上说，有
I＝V
RS ／R
S
（3—6）
实际上，由于比较器的放大倍数非常大，输入阻抗也非常高，电流源电路是根据
V RS 来调整调整管的导通状态，从而得到恒流的目的：当I变大时，V
RS
增大，由于V
REF
不变，因此比较器的输出下降，调整管基极的电流会变小，从而I下降；I变小时，调整过程正好相反。
下面是对恒流源的特性进行的分析。
对于图3—2，设比较器的输出电压为V
O
，
比较器的开环放大倍数为A，调整管基极电流为I
b ，集电极电流为I
c
，发射极电流为
I
e。
因此有：
整理后可得：
由式（3—14）可得出恒流I可以近似的看作只是V
REF 和R
S
和函数，而与其他参
数无关。
在使用过程中，即使某些器件的参数有所变化，如运算放大器的开环放大倍数A发生变化，也不会影响到恒定电流I的数值。
在图3—1中，R
1，R
2
半桥的电流I
1
是由串联调整恒流源提供的稳定电流。
通过
使用电压跟随器IC1 B，使R
1，R
2
半桥与R
3
，R
4
半桥相互隔离，即电流I
1
与R
3
，R
4
半
桥的电流I
2
无关；而两半桥的电压相等。
热电阻R
1
采用了三线制接线方式连接，3条引线的电阻均为r，其中两个引线电
阻分别包括在R
1支路和R
2
支路中，另外一个引线电阻与电桥的输出端相连接，因为
该输出端与输入阻抗极高的放大器相连接，所以，这个引线电阻可以忽略不计。
电桥的各部分电压差分别为：
当热电阻R
1的阻值因被测温度的改变而改变时，即R
1
＝R
＋ΔR，电桥偏了原来的
平衡状态，此时，电桥的输出电压为：
式中I
1
为前述恒流源提供的恒定电流，可见ΔU与ΔR成线性关系，克服了不平衡电桥桥臂电阻与输出电压的非线性。
IC1 C和IC1 D组成两个电压跟随器，输入阻抗极高，以保证在测量过程中不影响两个半桥的电压和电流。
电桥的输出为差压，IC2构成的减法器，将电桥输出进行放大：
这样，通过测量U
O 就可知热电阻的阻值变化，而且，U
O
与ΔR具有线性关系，完
全消除了传统的不平衡电桥的非线性误差。
同时电桥输出电压U
O
的表达式中不包括引线电阻r，只要使相邻桥臂中连接的两条长导线的材料、截面积、长度以及工作环境相同，在电桥的任何工作状态下，都能完全消除引线电阻及其温漂对电桥输出电压的影响。
在图3—1中通过改变R
2
的阻值可以改变电桥的平衡点，参看式（3—22）的条
件R
2＝R
，将R
2
调整到热电阻零点温度对应的阻值，就可以改变热电阻测量的零点温
度，从而，提高了实际应用的灵活性，解决了零点迁移问题。
另外，对于不同分度号的热电阻，通过改变R
2
的阻值，该电路都可以使用。
这就使这个电路具有很强的通用性。