CH361308A - Schaltungsanordnung mit mindestens einem Transistor, durch den ein temperaturabhängiger Strom erzeugt wird - Google Patents

Description

  
 



     Schaltungsanordnung    mit mindestens einem Transistor, durch den ein temperaturabhängiger Strom erzeugt wird
Der Einführung von Transistoren sind oft nur durch deren Temperaturabhängigkeit Schranken gesetzt. Die am stärksten temperaturabhängige Grösse ist dabei der Kollektorsättigungsstrom. Er bewirkt zusammen mit den weiteren Elementen einer Schaltung oft unerwünschte Veränderungen der Arbeitspunkte der Transistoren. Zur Stabilisierung des Kollektorstromes werden heute zwei Methoden angewendet.



  Die erste ist die Verwendung einer Gleichstrom Gegenkopplung. Sie ist um so wirksamer, je mehr Verlustleistung dafür aufgewendet werden kann.



  Die zweite Methode betrifft die Änderung der Vorspannungen, um den Einfluss der Temperaturabhängigkeit der Emitterbasisspannung aufzuheben. Dazu ist eine linear mit der Temperatur abnehmende Spannung erforderlich.



   Sie wurde bisher durch den Einbau von Halbleiterwiderständen, Dioden oder der Emitterbasisstrecke eines weiteren Transistors in das Basisnetzwerk in mehr oder weniger guter Näherung hergestellt. Für nichtlineare Schaltungen kann nur diese zweite Methode verwendet werden.



   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, welche einen Transistor enthält, mit Hilfe dessen temperaturabhängiger Strom erzeugt wird. Dieser temperaturabhängige Strom kann z. B. zu Kompensationszwecken nach der oben erwähnten zweiten Methode in einem Transistorverstärker dienen. Da für geringe Temperaturunterschiede schon grosse Spannungsänderungen bewirkt werden, kann eine solche Schaltungsanordnung auch als Temperatur-Mess  oder -Regelvorrichtung    ausgebildet werden.



   In der beiliegenden Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen der Schaltung nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 das Prinzipschema einer Schaltung zur Erzeugung eines temperaturabhängigen Stromes,
Fig. 2 Diagramme einiger mit dieser Schaltung erreichbaren Ausgangsspannungen als Funktion der Temperatur,
Fig. 3 das Schaltschema eines temperatur-kompensierten Transistor-Verstärkers,
Fig. 4 das Schaltschema eines temperatur-kompensierten Gleichrichters,
Fig. 5 das Schaltschema eines temperatur-kompensierten Schaltgliedes,
Fig. 6 eine Anordnung zur Messung der Temperatur und
Fig. 7 eine Anordnung zur Regelung von Temperaturen.



   Im Prinzipschema von Fig. 1 ist ein Transistor 1 dargestellt mit einem Kollektor 2, einer Basis 3 und einem Emitter 4. Am Transistor ist ferner eine temperaturabhängige Widerstandskombination 5, ein Widerstand 6 und zwei Batterien 7 und 8 angeschaltet.



  Die Batterie 7 legt die Vorspannung der Basis 3 gegen Erde 9 fest. Die Batterie 8 liegt zwischen Erde 9 und dem Kollektorwiderstand 6.



   Besteht die Widerstandskombination 5 nur aus einem üblichen temperaturabhängigen Halbleiterwiderstand, dann kann deren Widerstand durch die folgende Beziehung dargestellt werden:
EMI1.1     

In diesem Falle kann gezeigt werden, dass der Kollektorstrom in der Schaltung von Fig. 1 mit guter Genauigkeit in einem grossen Temperaturbereich eine lineare Funktion der Temperatur wird. Die Steilheit des entstehenden Spannungsverlaufes als Funktion der   Temperatur kann z. B. durch die Serieschaltung eines konstanten Widerstandes zum   Haibleiterwiderstand    geändert werden. Die Lage der Geraden kann durch die Spannung der Batterie 7 eingestellt werden, ohne deren Steilheit stark zu beeinflussen. Drei in dieser Schaltung gemessene Kennlinien der Spannung U2 zwischen dem Kollektor 2 und der Erde 9 in Abhängigkeit von der Temperatur sind in Fig. 2 eingezeichnet.

   Die Kurve 10 kann beispielsweise mit folgenden Werten der Schaltelemente erhalten werden: Transistor 1: OC 604 Emitterwiderstand 5: Serieschaltung von 250   9    mit einem Halbleiterwiderstand, der bei   200 C    den Wider stand 1000   9    hat Kollektorwiderstand 6: 40   k9    Batterie 7: 1,65 V Batterie 8: 24 V
Die Kurve 11 entspricht einer durch einen weiteren Seriewiderstand vergrösserten Emitterimpedanz 5, während für die Kurve 12 der Seriewiderstand geringer gewählt wurde. Die Spannung der Batterie 7 wurde derart eingestellt, dass die Kollektorspannung in allen drei Fällen bei   209    gleich gross war.



   Als temperaturabhängige Grösse kann selbstverständlich auch beispielsweise der Kollektorstrom anstelle der Kollektorspannung verwendet werden.



  Weiter ist es möglich, durch kompliziertere Widerstandskombinationen als Emitterimpedanz 5 oder Widerstandskombinationen mit temperaturabhängigen Widerständen, anstelle des Kollektorwiderstandes 6 andere Zusammenhänge zwischen der Kollektorspannung und der Temperatur herzustellen. Anstelle der in der beiliegenden Zeichnung angegebenen pnp Transistoren können auch npn-Transistoren und   Halbleiterverstärker    mit mehr als drei Anschlüssen verwendet werden.



   Eine beispielsweise Schaltung eines temperaturstabilisierten   Transistorverstärkers    ist in Fig. 3 abgebildet. Darin wird eine temperaturabhängige Spannung mittels der Schaltung von Fig. 1 erzeugt und in die Basis-Kreise der einzelnen Transistoren über die Widerstände 14 und die gemeinsame Speiseleitung 15 eingeführt, die direkt mit dem Kollektor des Transistors 1 verbunden ist. Zur Vermeidung einer unerwünschten gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Stufen ist die Leitung 15 mit Hilfe eines Kondensators 16 wechselstrommässig geerdet. Diese Anordnung erlaubt besonders in Schaltungen mit mehreren Transistoren eine Einsparung an Elementen und an Batterieleistung, da die eine Kompensationsschaltung den Stromverbrauch und Materialaufwand der Stabilisierungsschaltungen aller einzelnen Transistoren ersetzt.



   Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung eignet sich ganz besonders zur Stabilisierung von nichtlinearen Transistorschaltungen. Fig. 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen temperaturkompensierten Gleichrichter, der einen als Gleichrichter wirkenden Transistor 17, einen Arbeitswiderstand 18 und eine Kapazität 19 enthält. Der Arbeitspunkt des Transistors 17 wird durch den Spannungsteiler mit den Widerständen 20 und 21 bestimmt. Da der genannte Spannungsteiler vom Kollektor einer Schaltung nach Fig. 1 gespiesen wird, kann die Emitterbasisspannung des Transistors 17 derart geregelt werden, dass der im Widerstand 18 fliessende Kollektorstrom des Transistors 17 für gleiche Signalverhältnisse gleich und temperaturunabhängig bleibt.



   In ähnlicher Weise ist die als Schalter wirkende Anordnung von Fig. 5 ausgebildet. Der Transistor 22 schaltet auf Grund einer zwischen den Klemmen 23 und 24 angelegten Steuerspannung die Last 25 ein oder aus, das heisst, der Transistor 22 ist entweder gesättigt und sehr niederohmig in der   Emitter-Kollek-    torstrecke oder gesperrt und sehr hochohmig. Durch die Anwendung der Schaltung von Fig. 1 zusammen mit einem Spannungsteiler mit den Widerständen 26 und 27 wird das Potential der Klemme 23 der Umgebungstemperatur entsprechend gesteuert. Dadurch ist es möglich, unabhängig von der Temperatur stets mit der gleichen Grösse der Steuerspannung an den Klemmen 23 und 24 den Schalter zu betreiben.



   Die Temperaturempfindlichkeit der Schaltung von Fig. 1 kann leicht in die Grössenordnung von 1 V pro    o C gebracht werden. Damit eignet sie sich gut für    Temperaturmessungen. Als Ableseinstrumente können normale Volt- oder Milliamperemeter verwendet werden, die entweder auf Grund der Kollektorspannung oder des Kollektorstromes eine Temperaturanzeige vermitteln. Da die Messwertübertragung rein elektrisch ist, kann die Ablesung an einem von der Messstelle entfernten Ort erfolgen. Normale   Ubermitt-    lungsmethoden und auch Registriergeräte lassen sich ohne weiteres verwenden.



   Eine beispielsweise Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Darin wurde die Schaltung von Fig. 1 auf den Messort und den Ableseort derart verteilt, dass der Transistor 1 und die Emitterimpedanz 5 am Messort und die restlichen Schaltelemente am Ableseort aufgestellt sind. Als zusätzliches Element kommt noch beispielsweise ein Voltmeter 28 dazu.



   Die Anordnung von Fig. 6 kann durch weitere Elemente zu einem thermischen Regelkreis erweitert werden. Dazu wird beispielsweise nach Fig. 7 eine Regeleinrichtung 29   derart    eingebaut, dass sie auf Grund des von der Schaltung nach Fig. 1 gelieferten Signals eine thermische Einheit 30 steuern kann.



  Die Einheit 30 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, Wärme oder Kälte zu erzeugen, oder irgendein zu ähnlichen Zwecken dienendes Medium bewegen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung mit mindestens einem Transistor, durch den ein temperaturabhängiger Strom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Emitterzuführung des Transistors eine Emitterimpedanz mit mindestens einem temperaturabhängigen Widerstand eingeschaltet ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterimpedanz noch mindestens einen temperaturabhängigen Widerstand enthält.

   2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch zur Erzeugung einer temperaturabhängigen Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kollektorzuführung mindestens ein in Serie geschalteter Widerstand vorgesehen ist, in dem der temperaturabhängige Strom einen von der Temperatur abhängigen Spannungsabfall erzeugt.

   3. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 2, zur Erzeugung einer temperaturabhängigen Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Mittel aufweist, um das Potential der Basis konstant zu halten.

   4. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 3, ausgebildet als Transistorverstärker, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor des ersten Transistors (1) mit den Basis-Kreisen der Verstärker-Transistoren verbunden ist, derart, dass deren Arbeitspunkte in temperaturkompensierendem Sinne beeinflusst werden.

   5. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 3, ausgebildet als temperaturkompensierte Transistorschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Arbeitspunkte der weiteren Transistoren Spannungsteiler vorgesehen sind, welche durch die vom ersten Transistor gelieferte temperaturabhängige Spannung gespiesen werden.

   6. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 3, ausgebildet als Temperaturmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängige Strom einem elektrischen Messgerät zugeführt wird.

   7. Schaltungsanordnung nach Unteranspruch 2, ausgebildet als Temperaturregelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturabhängige Spannung ein Steuerorgan der Regelvorrichtung beaufschlagt.