我对于将自热式晶体管作为热气流(thermal airflow)传感器特别感兴趣(甚至是有些痴迷了？)，多年来应该已经着手进行了数十种与此主题有关的设计。
图 1 显示了以前在此看过的一种拓扑结构。它将两个晶体管连接成一对达林顿(Darlington)晶体管，Q2作为未加热的环境温度计，Q1则作为自热式气流传感器。参考放大器A1和电流检测电阻R3可调节恒定的 67mA = 加热电流 = 333mW @ 5V加热功率。
图 1： 典型的自热式晶体管热气流传感器。
如图 2 所示，当气流速度为0fpm 时，热输入会使Q1的温度升高64 ℃，超过环境温度；而当气流速度为1000fpm时，Q1的温度降高至24℃。
图 2：热传感器温度与气流速度的关系。
如图2所示，气流速度与自热式晶体管传感器冷却之间的关系是高度非线性的。这是此类传感器的固有特性，并导致传感器温度与气流速度信号之间同样呈非线性关系。因此，即使是相对较小的电源不稳定性，也可能导致传感器温度升高的不稳定，从而产生令人惊讶的巨大气流速测量误差。
很显然地，只要电源稳定性出现任何不完美，都会带来问题。
但图3提供了一个简单且低成本的解决方法，只需增加两个电阻即可：如图中的R7和R8。
图 3 ：添加 R7和 R8电阻，在加热电压V和加热电流I之间建立更稳定的关系。
增加的Rs将电流传感器R3的反馈与加热电压源V相加，使其比例为：V的百分比增加会导致电流I以相同但相反的百分比数字减少，反之亦然。结果如图4所示。
值得注意的是5V处的零点(交点)，在该处的加热完全不受电压影响。
图 4：传感器温度与供电电压的关系，其中：蓝色 = 热电压 V和(未校正)功率；红色 = 热电流 I；黑色 = I*V = 热功率/温度。
以简单数学计算为：
I = (0.2 – V*R8/R7)/R3 = (0.2 – 0.02V)/R3
H = I*V = (0.2V – 0.02V 2 )/R3
dH/dV = (0.2 – 0.04V)/R3 = (0.2 – 0.2)/R3 = 0 @V = 5V
dH = -0.01% @V = 5V ±1%
请注意，200:1的稳定度改善，将±1%的V值变化衰减为仅-0.01%的热功率变化，因此温度也会随之降低。
于是，问题解决了，而且没花什么成本！
(原文刊登于EDN美国版，参考链接：Improve thermal airflow sensor PSRR with just two resistors，由Susan Hong编译)
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