Температурный функциональный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01R19/32 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в аналоговой и цифровой аппаратуре при необходимости компенсации температурных зависимостей различных компонентов микроэлектроники.

Известно устройство для автоматической компенсации температурной погрешности измерительного прибора, выполненное в виде терморезистора 1}

Недостаток этого температурного функционального преобразователя определяется большой мощностью, потребляемой от источника питания. Кроме того, при практическом использовании этого устройства регулирование зависимости сопротивления терморезистора от температуры сопряжено со значительными трудностями.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является температурный функциональный преобразователь, содержащий два усилительных каскада на МДП-транзисторах, у которого истоки соединены с подложками, а стоки - с затворами, первый источник тока, установленный между стоком одного из МДП-транзистоDOB, подключенным к выходной клемме

преобразователя и первой шиной источника питания, связанной со стоком другого МДП-транзистора, второй источник тока, установленный между 5 объединенными истоками обоих МДПтранзисторов и второй шиной источника питания, делитель питающего напряжения, выход которого через инвертор напряжения соединен со входом

10 первого источника тока 2,

Недостаток известного устройства связан с крайне узким характером воспроизводимой функциональной зависимости. Область применения преоб 5 разойателя ограничивается выполнением функций термостабильного источника опорного напряжения.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

20 Поставленная цель достигается

тем, что в температурный функциональный преобразователь, содержащий два усилительных каскада на МДП- транзисторах, у которых истоки соединены с подложками, а стоки - с затворами, первый источник тока, установленный между стоками одного из МДПтранзисторов, подключенным к выходной клемме преобразователя, и первой

30 шиной источника питания, связанной со стоком другого МДП-транэистора, второй источник тока, установленный между объединенными истоками обоих МДП-транэисторов и второй шиной ист ника питания, делитель питающего на пряжения, выход которого через инве тор напряжения соединен со входом первого источника тока, в него введены дополнительный инвертор напряжения и третий источник тока, причем вход дополнительного инвертора напряжения- подключен к клемме соеди нения первого источника тока со стоком соответствующего МДП-транзистора, а выход - ко входу третьег источника тока, установленного параллельно второму источнику тока. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема одной из воэможнЕлх реализаций предложенного температурного функционального преобразователя. В состав устройства входят усилительные каскады на п-канальных МДП-транзисторах 1 и 2 источник тока ка р-канальном- МДП-транзисторе 3, источники 4 и 5 тока на п-каналь ных МДП-транзисторах, делитель пита щего напряжения с регулируемым резистором 6 и п-канальным МДП-транзистором 7, инверторы напряжения на МДП-транзисторах 8, 9и10, 11с разностными каналами. На схеме отмечены также шины 12 и 13 источника питания и выходная клемма 14 устрой ства , Принцип действия температурного функционального преобразо1зателя основан на экспоненциальном характе ре зависимости тока от приложенных к электродам напряжений при работе МДП-транзистора в режиме со слабой инверсией в диапазоне рабочих токов стока от . Аналитические выражения для токов стока МДПтранэисторов 1 и 2 имеют вид о.(-Ч) - () 1 W . L, ) где Joii o/J. тепловые токи стоков; и, UQ - напряжения сток-исток Uy / rii пороговые напряжения; q,k,T- соответственно заряд носителей, постоянная Больцмана и абсолютная температура; m - коэффициент, учитываю щий рекомбинационные процессы на поверхнос ти полупроводника под ложки ( ) . Решив уравнения (1) и (2) относительно напряжения и осуществив вы читание полученных результатов, пол чим -Ч-Й Ь. Для идентичных параметров МДПтранзисторов 1 и 2 ,.-т, «% . в связи с этим ()AT, (4) А еп(,2.). Источник 3 тока (U/i ) задает ток стока МДП-транэистора 2, а источник 4 тока (3 + И ч) определяет ток стока МДП-транэистора 1. Соотношение между токами 3 и 3,2. выбирается по-рядка и (100 - 1000)11,2 для того, чтобы обеспечить достаточно большое значение выходного напряжения, в этом случае имеет место Оgu,,, ,0,1-0,3 В. Режим работы МДП-транэисторов 3 и 4 по постоянному току задается делителем напряжения на регулируемом резисторе б и МДП-транзисторе 7. Инвертор напряжения на МДП-транзисторах 8 и 9 осуществляет согласование МДП-транзистора 3 с выходом делителя напряжения. Для получения нелинейной зависимости выходного напряжения, имеющей экспоненциальный характер, используется источник тока на МДПтранзисторе 5, управление которым осуществляется обратной связью через инвертор напряжения на МДП-транзисторах 10 и 11. Для а 7ij обеспечивается и и,). С ростом .темпера уры потенциал на клемме 14 падает, МДПтранэистор 10 открывается, а напряжение на его стоке относительно шины 13 возрастает. Это возрастание напряжения передается ко входу источника тока на МДП-транзисторе 5 и .тем самым увеличивается токД . Далее наблюдается еще больший рост параметра А, что обуславливает нелинейность напряжения на выходе устройства с экспоненциальным характером. Коэффициент наклона экспоненциальной характеристики изменяется с помощью регулируемого резистора 6. Предлагаемый температурный функциональный преобразователь можно использовать в различных целях интегральной микроэлектроники при компенсации температурных зависимостей различных радиокомпонентов, где необходимо малое потребление энергии от источников питания. Преобразователь потребляет ток в диапазоне от Ю до 10 А. Формула изобретения Температурный функциональный преобраэователь , содержащий два усилительных каскада на МДП-транзисторах, у которых истоки соединены с подложками, а стоки - с затворами, первый источник тока, установленный между стоком одного из МДП-транзисторов, подключенным к выходной клемме преобразователя, и первой шиной источника питания, связанной со стоком другого МДП-транзистора, второй источник тока, установленный между объединенными истоками обоих МДПтранзисторов и второй шиной источника питания, делитель питающего напряжения, выход которого через инвертор напряжения соединен со входом первогЬ источника тока, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены инвертор напряжения и третий источник тока, причем вход инвертора напряжения подключен к клемме соединения первого источника тока со стоком соответствующего МДП-транзистора, д выход - ко входу третьего источника тока, установленного-параллельно второму источнику тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

o

1. Авторское свидетельство СССР № 101709, кл. G 01 R 17/06, 1953.

а. Te viaAs 5.P.,uBmer . ASMOS voetac e

references- 3EEE , i97e,voe.3c--i);№6,

5

p.p. 774-77B.

012