Устройство для измерения температуры
Изобретение относится к технике измерения низких температур и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит термочувствительные транзисторы 1, 2, 3. Коллектор транзистора 1 соединен с резистором 4 и инвертирующим входом дифференциального усилителя 5. Коллектор транзистора 3 соединен с третьим резистором 6 и инвертирующим входом второго дифференциального усилителя 7. Неинвертирующие входы дифференциальных усилителей 5 и 7 соединены с базами транзисторов 1, 2, 3, коллектором транзистора 2 и резистором 8. Первый вывод источника 9 напряжения соединен с резисторами 4, 6, 8, его второй вывод соединен с вторым выводом измерителя 10 напряжения и эмиттером транзистора 2. Первый вывод измерителя 10 напряжения соединен с первым выводом резисторного делителя 11 и выходом дифференциального усилителя 5. Средняя точка делителя 11 соединена с эмиттером транзистора 1, а второй вывод делителя 11 соединен с эмиттером транзистора 3 и выходом дифференциального усилителя 7. При определенном выборе коллекторных токов транзисторов выходной сигнал не зависит от сопротивления эмиттерных переходов транзисторов. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУ(-.Лик (19) (11) (gg)g G OI K 7 0O ° г
ГОСУДАРСтВЕИНЫЙ НОМИтЕт
ПО ИЗОТ ЕТЕНWМ И ОЩРЫТИЯУ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4401468/24-10 (22) 04,01.88 (46) 15,07.90.Бюл„й 26 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро Физико-технического института низких температур АН УССР (72) С,П,Логвиненко, В,C.Ìoòóçêî и В,Г,Зарб (53) 536,5 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 1176183, кл. G 01 К 7/00, 1984, Авторское свидетельство СССР
Ф 1064156, кл. G 01 К 7/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМНЕ-РАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике измерения низких температур и позволяет повысить точность измерения, Устройство содержит термочувствитель-; ные транзисторы 1,2,3, Коллектор транзистора 1 соединен с резистором 4 и инвертирукнцим входом дифференциального усилителя 5, Коллектор транзис2 тора 3 соединен с третьим резистором
6 и инвертирующим входом второго дифференциального усилителя 7, Неинвертируюп(ие входы дифференциальных усилителей 5 и 7 соединены с базами транзисторов 1, 2, 3, коллектором транзистора 2 и резистором 8, Первый вывод источника 9 напряжения соединен с резисторами 4,6,8, его второй вывод соединен с вторым выводом измерителя
IO напряжения и эмиттером транзистора 2. Первый вывод измерителя 10 напряжения соединен с первым выводом резисторного делителя ll и выходом дифференциального усилителя 5, Средняя точка делителя 11 соединена с эмитте-, c ром транзистора l,а второй вывод делителя 11 соединен с эмиттером транзистора 3 и выходом дифференциального усилителя 7. При определенном выборе. С, коллекторных таков транэистров выходной сигнал не зависит от сопротивления эмиттериых переходов транзисторов,.
1 ил.
1578509
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно при измерении низких т емпер атур, Цель изобретения — повьппение точности измерений.
На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит согласованныв транзисторы 1 — 3, выполненные, например на одном кристалле полупроводника, резистор 4, включенный в цепь коллектора транзистора 1, дифференциальный усилитель 5> инвертирующий вход которого соединен с коллектором транзистора 1, база которого вместе с базами. двух других транзисторов 2 и 3 подключена к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 5, резистор 6, включенный в цепь коллектора транзистора 3, дифференциальный усилитель 7, инвертирующий вход которого соединен с коллектором транзистора 3, бasа которого соединена с 25 неинвертирующим входом дифференциального усилителя 7, выход которого соединен с эмиттером транзистора 3, резистор 8, включенный в цепь коллектора транзистора 2, эмиттер которого соединен с перьым выводом источника 9 постоянного напряжения, к второму выводу которого подсоединены выводы резисторов. 4, 6 и 8, измеритель 10 напряжения, включенный между выходом дифференциального усилителя 5 и первым выводом источника 9 постоянного напряжения, резистивный делитель 11, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов 12 и 13, средняя точка которого соединена с эмиттером транзистора 1, а два его крайних вывода соединены соответственно с выходами дифференциальных усилителей
5 и 7. База транзистора 2 соединена с его коллектором, Устройство работает следующим образом, Источник 9 постоянного напряжения формирует высокостабильное постоянное напряжение Е,которое является опорным для полупроводниковых термопреобразователей — трех согласованных кремниевых транзисторов 1 — 3, Падение напряжения на эмиттерных перехо55 дах транзисторов 1 — 3 определяют по формулам
КТ ?!
115 ln + RoI! э! q . 1<>
U= — -1n — +02
Кт I, В I ° (2)1
1о кт 13 и 1n — — +RI оэср Т (3) КТ I z
U — U- US — 1п + аэг Бэ! (4) +кД-т.,), Напряжение на эмиттере транзистора 3 определяют по формуле
KT I2
П=Uс — U= — -1n — -+ ээ Бэг а„3 (5) 2 3)
Для выходного напряжения усилителя 5, которое поступает на выход устройства, справедливо равенство
"ь! е = "э 1)! (" э ээ) (Е ПБэг )
R 2) (6) Й <г где р =---Я
К!аи R !3 сопротивления соответственно резисторов !2 и 13 делителя 11, (6) с учетом (4) и (5) виду .
Выражение приводится к
KT Iz I > Р Iz
1п =-(- — ) (- -) + был ! о
° R (f!!(I — )+(! — I, ).I
К!г
o г R ) где I,Т и 11! — коллекторные токи транзисторов 1 — 3 соответственно;
I — обратный ток насыщения коллекторного перехода;
К - сопротивление эмито терного перехода;
Т вЂ” абсолютная температура, К вЂ” постоянная Больцма-, на; элементарный заряд, Напряжение на эмиттере транзистора 1 определяют по формуле
1578509 6 ства не зависит от сопротивления эмиттерных переходов транзисторов, .
Формула иэ обретения
Е Rim
R (7) где R - сопротивление резистора 4, Токи I1,I и Е транзисторов определяются из условия эквипотенциальности входов дифференциальных усилителей 5 и 7, которое обеспечивается отрицательной обратной связью и большим коэффициентом усиления усилитеl лей:
E - U532., I
1 К4
Е - Щэт.
Rs (!О) К вЂ” uSэ
I 3
Ъ R (I — I)+(I,-I)+Е
Р
R(2
Ъ 2 ?. 2
Ф (11) Выражение (11) с учетом (8),(9) и (10) приводится к виду
1 1 I р(— -- — -)+(— -- — )+
6 О В Ф
+ — — = О
Ка» (12)
В 4
Соблюдение условия (12). обеспечивается соответствующим выбором сопротивлений резисторов 4, 6, 8 и !2, В этом случае выходной сигнал устройСоставитель В,Голубев
Редактор А.Ревин Техред Л.Олийнык Корректор М,Самборская
Заказ !907
Тираж 510
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 где R,R6 и R — сопротивления резисторов 4, 6 и 8 соответственно, Как следует иэ (7), условие независимости выходного напряжения от сопротивления R эмиттерного перехода и о имеет вид
5 Устройство для измерения температуры, содержащее два согласованных термочувствительных транзистора, базы которых соединены между собой, а их коллекторы соответственно через пер10 вый и второй резисторы — с первым выводом источника постоянного напряжения, первый дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого
15 соединен с коллектором первого термочувствительного транзистора, а его выход — с первым выводом резистивного делителя, средняя точка которого сое-, динена с эмиттером первого термочувствительного транзистора, второй дифференциальный усилитель, третий резистор и измеритель напряжения, включенный между выходом первого дифференциального усилителя и вторым выводом источника постоянного напряжения, соединенным с эмиттером второго термочувствительного транзистора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введен третий термочувствительный транзистор, коллектор которого соединен через третий резистор с первым выводом источника постоянного . напряжения и непосредственно с инвертирукнцим входом второго дифферен35 циального усилителя, выход которого соединен с вторым выводом реэистив ного делителя и эмиттером третьего термочуяствительного транзистора, база которого соединена с базами двух
40 первых ",eðìo÷óâñòâHòåëüíûõ транзисторов и неинвертирукяцими входами обоих дифференциальных усилителей, при этом коллектор второго термочувствительного транзистора соединен
45, с его базой,
