サーミスタのリニアライズ

温度が広範囲の場合はサーミスタの抵抗値の変化幅が広くなりすぎて、扱いにくくなるため、サーミスタのリニアライズを行って変化幅を圧縮して使用します。 リニアライズには温度変化に対して正の傾きの出力電圧が得られる電圧モードと、負の傾きの出力電圧が得られる電流モードがあります。

R1の導出方法

前記R₁の導出方法は電圧モード、電流モードのいずれも使用温度での出力電圧から求められますが、ここでは電圧モード(直列接続)で説明します。 条件は以下の通りです。
・入力電圧：V_in
・直列抵抗：R₁
・サーミスタの電気抵抗：R_T
出力電圧V_outは次式から求められます。

使用温度範囲に適したR₁を求めます。 使用下限温度、中間温度、上限温度の際のサーミスタの抵抗値と出力電圧を以下とします。
・下限温度 R_TL, V_outL
・中間温度 R_TM, V_outM
・上限温度 R_TH, V_outH
各温度における出力電圧を求めます。

リニアライズに適しているのは V_outM - V_outL = V_outH - V_outM の時なので、
2 V_outM = V_outH + V_outL となります。この式に各温度の出力電圧の式を代入し、
R₁を求めると以下の式になります。

NTCサーミスタ リニアライズ例

条件
・V_in 1V
・使用温度範囲 0～100℃
・サーミスタのB定数 3800
・サーミスタの抵抗値R0 at 25℃ 22kΩ


サーミスタの抵抗-温度特性R=R0 exp {B(1/T – 1/T0)}およびT(K)=273+t℃より、0℃、50℃、100℃におけるサーミスタの抵抗値を求めると、以下のようになります。

R_T0=70.637kΩ, R_T50=8.207kΩ, R_T100=1.698kΩ 


これらの値より、R₁は6.326kΩとなります。
このR₁の値からV_outのグラフをプロットすると、以下のようになります。

0～100℃において、リニアライズされています。