温度控制电路温度控制电路欧阳秋笙高成高泽澳翁京航空航天大学摘要通过设计石英晶体振荡器中的恒温控制电路,提出用软性开关实现的桥式差分比较控温方案,并介绍其温控灵敏度的计算。关键词石英晶体振荡器温度控制软性开关 !∀圈口恤伪雌元加伪一 ! ’ ! 油 叹石英晶体的温度特性由于比较器大多采了、叭石英晶体的品质及其切割取向是影响晶体振荡用开环增益性能的重要因素。图所示的切割石英晶体的在以上频率一温度特性曲线川是一条三次曲线,在宽温度的集成运放,范围内具有相当良好的频率稳定性。电桥稍有不由图可平衡就会使图桥式差分比较控温电路‘,以看出,曲线 温控电路处于新的动态平衡状态。因而这种电路温切点的附近一了一尸七一峙一控灵敏度高,但由于晶体管工作在开关状态称为温度对晶体振刚性开关,开关通断产生的电流变化将增加电源荡频率的影响上的纹波并影响振荡器的频率稳定度。最小。工程上八一振荡式连续加温控制电路如图所示,由多常将石英晶体级放大器和热敏电阻电桥组成的桥式反馈振荡器构振荡电路置于图切割晶体的频率成电路的交流通道,直流通道则把交流通道的输出图示温度点温度特性曲线电压转换为加热电流。的环境中。、一般在℃一℃范围内,具体值由电桥失衡较严重时,强的反馈作用使振荡电路石英晶体生产厂家提供,也可通过测量晶体频率的振荡幅度较大,加热电流也较大,槽内温度不断温度特性曲线获得。上升,值减小,桥路失衡程度减弱。振荡幅度,,恒温控制电路的方案比较随之降低导致加热电流减小温度上升速度减慢,当达到所需的温度时,系统处于热平衡状态。目前广泛采用的温控电路是用热敏器件组成桥此电路采用反馈方式使温度平衡后的加温电流式电路产生误差电压,再通过比较或反馈控制加温波动甚小,从而避免了电流突变对振荡器频率稳定电路。度的影响,但电路较复杂,调试麻烦。桥式差分比较控温电路桥式差分比较器构成软性开关实现的桥式差分比较控沮电路通过的非连续加热式温控电路如图所示。电源刚接通比较以上时,恒温槽内部温度较低,槽内的热敏电阻两种控温几选用负温度系数阻值较大,电桥的不平衡使比电路,图益日剑州遍仁二较器输出高电平,晶体管、导通,使加所示电热丝加热,恒温槽内的温度不断上升。同时,路在桥式的阻值随着温度的升高而减小,使电桥趋向平差分比较瓢未蒸沐蕊加热丝衡。当加热丝放出的热量等于槽体损耗的热量时,电路的基系统处于平衡状态,使槽内温度保持恒定。础上采用图振荡式连续控温电路电子测技术通过积分电容的交流负反馈作用动态平衡状态下的开关过程变成了缓慢变化的连续加温过程从而该电路,。·年第四期、了连续加热方式。它的最大特点是,材料的特性系统的数学尺寸大小等有关。因此,建立闭环温控,模型十分复杂且不精确实际工。既保持了温控灵敏度高、加温过程快的特点,又克服了电流突变的影响。由于晶体管的这种工作牺彝蒸易具有负反馈的桥式差分比较控温电路。作中应采取测量并辅以土算的办法获得较准确的数据。状态称为软性开关状态相图,电桥理论可由图精密石英振荡器温控电路的测温桥路应的电路称为软性开关实现的控温电路知图,电桥的电压灵敏度,为实际温控电路的设计为保证石英晶体工作在温度点品入一·,式中的环境中,电桥不平衡系数饰一△尺尺桥路系数 。,其中,设计了软性开关实现的控温电路如图“所示。了分加只嘿为桥路等效电压,,由图E=℃.SV所给参数及一一可求得入一,么尺一 一,,,。10弧图精密石英振荡器温控电路o又由(1)式可求出V的=00525V导通并被加热的最小V使BGZa、:为(va)。定义温控灵敏度为(甄℃)S~()~/、BG4.。值若设2)(,几·由(1)式及图6可知兔.08/K·K.E。,oV~Kl·V曲一K,·实际温控电路为确保电路工作稳定性采取的措施.设Vo)0SV时E义子2l。、BG4导通,则有Va卜)电桥电路的供电电源采用小功率稳压块对电源进一步稳压其纹波小于,。又知电压比较器LM35885dB4·SX,的纹波经,分压后的纹波电压就更小了比较器采用温漂小功耗低的么昭其输、。;即K)一soV.178火104,,的开环增益大于a‘故可求得(V)~、。,IO电人偏置电流要求极小通过在输人端串接阻使比较器的输人阻抗对电阻桥路几乎没有影响为简化加热装置的工艺和避免热丝加热时产生的干扰对振荡器的影响直接利用功率管的热。。入虹.T一3有S=09又10/℃:对上述计算的几点说明R¹过大的I将使R的发热过大并降低测又由(2)式,,,分别耗作为加热槽体的热源功率管延子安装在槽体的两端以提高加热速度并改善槽体温度的不均匀性在加温控制电路中设置了限流保护电路。、温的精度,确定I;º、,因此应依据所选用的热敏电阻的功耗来,,。,分别由、王弧二、延子。组成,使功率管最大工作电流在以下性小比较器»此处仅是在已知桥路参数热敏电阻的温度系数以及比较器开环增益的条件下对温控灵敏度进行的静态估算只能作为设计电路时参考、若要进一步提高温控灵敏度可选取热惯温度系数大的测温电阻和低漂移高增益的;、,,。温控灵敏度的计算实际工作的恒温控制电路中。参考文献c企h.cicithP:/om/che/t..~刘运电桥灵敏度的桥路分析及应用陕西科技大学.学报2003,21(5)路形成负反馈系统、、热敏元件与加温电系统的闭环控制参数除与测温桥,、,路的参数比较器的开环增益有关以外还与加温槽体的热惯性热敏元件的热惯性及其安放位置绝热
