Полупроводниковый датчик температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/01 

Изобретение относится к технике измерения температур, а именно к устройствам преобразования значени температуры в электрический сигнал и может быть использовано для построения высокоточных измерителей температуры. Известен полупроводниковый датчик температуры, в котором термочувствительным элементом является транзистор ij . Наиболее близким техническим ре шением к данному изобретению являе ся полупроводниковый датчик температуры, содержащий сог ласованную пару транзисторов с объединенными базами, источник.питания и измерительный прибор, причем эмиттер первого транзистора соединен с обцей шиной источника питания, с которой эмиттер второго транзистора соединен через первый резистор, а коллектор второго транзистора соединен через резистор с шиной источ ника питания 2 . Недостатками известного датчика Являютсянизкая точность при нестабильности напряжения питания и сложность, обусловленная необходимостью подключения датчика к ста билизатору напряжения, характерист ки которого влияют на точность измерения температуры. . Цель изобретения - повышение то ности измерения температуры при изменении напряжения питания. Поставленная цель достигается те что в полупроводниковый датчик температуры, содержащий согласованную 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 соединен через первый резистор, а коллек тор второго транзистора соединен с шиной источника питания через второй резистор, введены два дополнительных резистора, источник опорного напряжения, выполненный в виде резистивного делителя, и два дифференциальных усилителя, неинвертирующий вход одного из которых соединен с коллектором первого транзистора и с одним выводом первого дополнительного резистора, второй вавок которого соединен с шиной источника питания, выход соединен с б зами транзисторов, а инвертирующий вход соединен с выходом опорного напряжения и с неинвёртиру щим входом другого дифференци. ашьного гсилителя, 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 объединенными 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 выводом первого дополнительного резистора 7, второй вывод которого соединен с шиной источника 4 питания, выход соединен с базами транзисторов 1 и 2f а индер тирующий 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 ..), где и - напряжение источника 4 питания; R(j,7,R,- сопротивление резисторов / с соответствующими номерами позиций. Одновременно дифференциальный усилитель 13 за счет обратной связи ерез эмиттер второго транзистора 2 беспечивает равенство его коллекторого тока току через резистор б. который равен Таким обра.зом, зная, что разность апряжений на эмиттерных. переходах ранзисторов 1 и 2 определяе.тся как ..u.enii, 3 10641 где к - постоянная Больцмана; С - заряд электрона; Т - абсолютная температура, выходное напряжение дифференциального усилителя 13 при его выходном токе, много большем коллекторного тока транзистора 2, определяется соотношением U «U+-Wil 5 Учитывая приведенные соотношения,О получим / к g 1 + -п |-Zn- -. KS) Ч 64 . Из данного выражения видно, что чувствительность определяется отношением сопротивлений резисторов Rg и Rg и не зависит от величины напряжения источника питания, . Предлагаемое устройство позволяет получить высокую точность измерения температуры независимо от величины напряжения питания, причем устройство способно рэботатв при напряжении питания 1,3-1,5 В и более . и не требует высокоточных усилителей.

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: