Полупроводниковый датчик температуры

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий согласобанную пару транзисторов с объединенными базами, источник питания и измерительный прибор, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной источника питания,- с которой эмиттер второго транзистора соединён через первый резистор, а коллектор второго транзистора соет динен с шиной источника питания через второй резистор, от Л1 и а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности Измерения температуры при изменений напряжения питания , в него введены два,дополнительных резистора, источник опорного напряжения и два дифференциальных усилителя , неинвертйрующий вход одного из которых подключен к коллектору первого транзистора и к одному из выводов первого дополнительного резистора, второй вывод которого соединен с шиной источника питашия, выход подключен к базам транзисторов , а инвертирующий вход усилителя соединен с выходом источник опор кого напряжения и с неинвертирующим входом другого дифференциально го усилителя, йнвертирукиций вход которого соединен с коллектором второго транзистора, а выход подключен к измерительному прибору и через второй дополнительный резистор - к эмиттеру второго транзистора. Ф 4iak СП о:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ)4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1

1(51) 0 01 К 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

ГЬСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3306944/18-10 (22) 26.06.81 (46) 30.12.83. Бюл. Р 48 (72) A.В.Чурбаков (53) 536.53(088.8) (56) 1. Патент США )) 4138616, кл. G ()1 К 7/00, опублик. 1979;

2. Ризенман., Интегральные температурные..датчикй. - Электроника, 1974, Р 23, с. 57-59 (прототип) . (54)(57) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий согласованную пару транзисторов с объединенными базами, источник питания и изме,рительный прибор, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей миной источника питания; с ко.торой змиттер второго транзистора соединен через первый резистор, а коллектор второго транзистора сое-. динен с шиной источника питания через второй резистор, о т m и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности Измерения температуры при изменении напряжения питания, в него введены два,дополнительных резистора, источник опорного на пряжеиия и два диФференциальных. усилителя, неинвертирующий вход одного нз которых подключен к коллектору первого транзистора и к одному иэ выводов первого дополнительного резистора, второй вывод которого соединен с шиной источника питания, выход подключен к базам транэистсров, а инвертирующнй вход усилителя соединен с выходом источника опор ного напряжения и с неинвертиру ющим входом другого дифференциально 3 го усилителя, ннвертирующий вход которого соединен с коллектором вто рого транзистора, а выход подключен к измерительному прибору и чЕрез второй дополнительный резистор - к эмиттеру второго транзистора.

1064 1 56

Изобретение относится к технике измерения температур, а именно к устройствам преобразования значения температуры в электрический сигнал, и может быть использовано для построения высокоточных измерителей температуры.

Известен полупроводниковый датчик температуры, в котором термочувствительным элементом является транзистор (11 ..

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является полупроводниковый датчик температуры, содержащий согласованную пару транзисторов с объединенными 15 базами, источник..питания и измерительный прибор, причем эмиттер первого транзистора соединен с обцей шиной источника питания, с которой эмиттер второго транзистора 20 соединен через первый резистор, а коллектор второго транзистора соединен через резистор с шиной источника питания j2) .

Недостатками известного датчика являются низкая точность при нестабильности напряжения питания и сложность, обусловленная необходимостью подключения датчика к стабилизатору напряжения, характеристики которого влияют на точность измерения температуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры при изменении напряжения питания.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковый датчик температуры, содержащий согласованную пару транзисторов с объединенными базами, источник питания и измери- 40 тельный прибор, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной источника питания, с которой эмиттер второго транзистора соединен через первый резистор, а коллектор второго транзистора соединен с шиной источника питания через вто-. рой резистор, введены два дополнительных резистора, источник опорного напряжения, выполненный в виде резистивного делителя, и два диф- 50 ференциальных усилителя, неинвертирующий вход одного из которых соединен с коллектором первого тран зистора и с одним выводом первого дополнительного резистора, второй 55 вывод которого соединен с шиной источника питания, выход соединен с базами транзисторов, а иивертирующий вход соединен с выходом источника опорного напряжения и с неинверти- 60 рубящим входом другого дифференци.ального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с коллектором второго транзистора, а выход соединен с измерительным прибором и через второй дополнительный резистор — с эмиттером второго транзистора.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема датчика.

Датчик содержит согласованную пару транзисторов 1 и 2 с объедииенными базами и измерительный прибор 3,,причем эмиттер первого транзистора 1 соединен с общей шиной источника 4 питания, с которой эмиттер второго транзистора 2 соединен через первый резистор 5, коллектор транзистора 2 соединен с шиной источника питания через второй резистор 6 ° Датчик также содержит два дополнительных резистора 7 и 8, источник 9 опорного напряжения, выполненный, например, в виде резистивного делителя на резисторах 10 и 11, и, два дифференциальных усилителя 12 и 13. Неинвертирующий вход дифференциального усилителя 12 соединен с коллектором первого транзистора 1 и с одним вы-! водом первого дополнительного ре зистора 7, второй вывод которого сое динен с шиной источника 4 питания, выход соединен с базами транзисторов 1 и 2, а инвертирующий вход соединен с выходом источника .9 опорно- . го напряжения и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя

13, инвертирующий вход которого соединен с коллектором второго транзистора 2, а выход соединен с измерительным прибором 3 и через второй дополнительный резистор 8 с эмиттером второго транзистора 2.

При использовании в качестве измерительного прибора амперметра его можно включить вместо резистора 8.

Датчик работает следующим образом.

Дифференциальный усилитель 12 вО всех случаях обеспечивает равенство коллекторного тока первого транзистора 1 и тока через резистор 7, причем этот ток

1z=0Rioj К Я,ц,+R«), где 0 — напряжение источника 4 питания;

Й

0,V,Й« — сопротивление резисторов

4О> У « с соответствующими номерами позиций.

Одновременно дифференциальный усилитель 13 за счет обратной связи через эмиттер второго транзистора 2 обеспечивает равенство его коллекторного тока току через резистор 6, который равен . о

Ь Кь(К„.ФК„)

Таким образом, зная, что разность напряжений на эмиттерных.переходах транзисторов 1 и 2 определяется как

kт 17

Ь вЂ”

1064156 получим и,т- р

Ug 4+ — } — Рп—

Ви a6}

Составитель В.Голубев

Редактор С.Пекарь Техред Л. Пилипенко Корректор А,Ильин

Заказ 10510/43 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г; Ужгород, ул. Проектная; 4 где К вЂ” постоянная Больцмана;

< — заряд электрона;

Т вЂ” абсолютная температура,. выходное напряжение дифференциального усилителя 13 при его выходном токе, много большем коллекторного тока транзистора 2, определяется соотношением

0 учитывая приведенные соотношения, Иэ данного выражения видно, что чувствительность определяется отношением сопротивлений резисторов

Rg u Rg и не зависит от величины

5 напряжения источника питания.

Предлагаемое устройство позволяет получить высокую точность измерения температуры независимо от величины напряжения питания, причем устройство способно работатв при напряжениИ пнтания 1,3-1,5 В и более, и не требует высокоточных усилителей.