Устройство для измерения температуры Советский патент 1987 года по МПК G01K7/01 

13

Изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам для измерения температуры.

Цель изобретения - повьшение точности измерения путем исключения влияния нестабильности опорного напряжения.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для измерения температуры; на фиг. 2 - электрическая схема модифицированного варианта устройства.

Устройство содержит термодатчик 1, выполненньй на согласованной тран-

зисторной паре 2 и 3, цепь 4 питания термодатчика, содержащую источник 5 напряжения, резисторы 6 и 7 и операционные усилители 8 и 9, а также операционньй усилитель 10, резисторы 11 и 12. С целью дальнейшего повьше- ния точности в устройство может быть введен дополнительный резистор 13.

Устройство работает следующим образом.

От источника 5 напряжения через резисторы 6 и 7 на входы операционных усилителей 8 и 9 поступают токи, равные по величине соответственно токам коллекторов транзисторов 2 и 3, на эмиттерных переходах которых появляются соответственно напряжения

и.

и и.

Напряжение U,Q на выходе устройства при этом равно

-и + -% . R

R

(1)

где R,

и К,величины сопротивлений соответственно резисто- ров 11 и 12.

Напряжение на прямосмещенном змит- терном переходе транзистора определяется выражением

(2)

де - экстраполированное к температуре абсолютного нуля значение ширины запрещенной зоны полупроводникового материала;п - постоянная, определяемая

процессами производства транзисторов (для кремниевых п-р-п-транзисторов с двойной диффузией ,5);

IK - т

Лчток коллектора; начальный ток коллектора; абсолютная температура; напряжение на эмиттерном пе

р вход е- при и

.„.

k - постоянная Больцмана;

q - заряд электрона. Величины обоих транзисторов равны между собой, так как транзисторы образуют согласованную пару, кроме

того:

и

1

I - RT

+ли, (3)

где R и Н - величины сопротивлений

резисторов 6 и 7; Ij и 1 - токи коллекторов транзисторов 2 и 3; и - величина напряжения источника 5; и - ее номинальное зна чение;

ли - ее нестабильность. Подставляя выражение (2) для напряжений транзисторов 2 и 3 с учетом (З) в формулу (l) и ограничиваясь линейным приближением для логарифмов, при условии, что соответствующим выбором сопротивлений обеспечено:

(5)

где введено обозначение 9 Т-Т„. -о

При введении в устройство резистора 1.3 и при выполнении условий:

kTo R,4 .

Ж- R,Rl

и

5

,

1 2 -1 „ Кб Rfi

+ -

R:

Кб

к;

i--Uo o,

(7)

где R,j - сопротивление резистора 13, действуя как и ранее, получим

и,

0

9 Г

Tj L

п +(п-1) +

-й|.а,ы

kTo uU T UO J

uUv лит

urj

(8)

Из (в) можно .определить величину сопротивления резистора 13 и отноше55 тше R ., /R

ti

( 1 R; . R,3-(™).-Re :----ЕтГ

и,

o(us,)

к

BK in

q

kTo

Tl R«

(9)

Формула изобретения

I ,. Устройство для измерения температуры, содержащее термодатчик в виде согласованной транзисторной пары, цепь питания термодатчика, дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с эмиттером одного из транзисторов, о т- личающееся тем, что, с це-

2242

лью повьпиения точности путем исключения влияния нестабильности опорного напряжения, в него введены два резистора, один из которьк включен между эмиттером второго транзистора и инвертирующим входом дифференциального усилителя, а - между тем же входом дифференциального усилите

ля и его выходом.

I

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в устройство введен дополнительный резистор, включенный последовательно в цепь эмитхера второго термочувствительного транзистора.

Изобретение относится к области технической физики. Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения влияния нестабильности опорного напряжения. От источника 5 напряжения через резисторы 6 и 7 на входы операционных усилителей 8 и 9 поступают токи, равные по величине соответственно ток.ам коллекторов транзисторов 2 и 3, на эмиттерных переходах которых появляются соответственно напряжения Uj и U. Напряжение на выходе устр-ва будет равно U3+(U3-U)/R,, R,2 , где R,, и Е,- величины сопротивлений резисторов 11 и 12. 1 3.п. ф-лы. 2 ил. с С/) 00 ел ю ю 4: фиг1

Редактор М.Петрова

Составитель А.Щедрин Техред М.Моргентал

Заказ 5553/36 Тираж 776Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

срие.2

Корректор Н.Король