DE2640082C2 - Circuit for temperature compensation of a Hall generator - Google Patents

Circuit for temperature compensation of a Hall generator

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Description

4545

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Temperaturkompensation eines Hallgenerators nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a circuit for temperature compensation a Hall generator according to the preamble of claim 1.

Solche Schaltungen sind in der US-PS 30 08 083 beschrieben. Anstelle der älteren Praxis, den Kompensator im Stromkreis des den Hallgenerator steuernden Stromes zu schalten, ist hier der Kompensator im Lastkreis vorgesehen. Er wird also mit der von dem Hallgenerator gelieferten Hallspannung beaufschlagt. Der Kompensator ist bei den in der US-PS beschriebenen Hallgeneratoren durch einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand gegeben. Dieser kann parallel zu der mit der Hallspannung betriebenen Last liegen und soll dann einen positiven Temperaturkoeffizienten TK aufweisen. Es kann aber auch in Serie mit der Last liegen und ist dann so zu wählen, daß der TK seines elektrischen Widerstandes negativ ist.Such circuits are described in US-PS 30 08 083. Instead of the older practice of switching the compensator in the circuit of the current controlling the Hall generator, here the compensator is provided in the load circuit. The Hall voltage supplied by the Hall generator is therefore applied to it. The compensator is given in the Hall generators described in the US-PS by a temperature-dependent electrical resistance. This can be parallel to the load operated with the Hall voltage and should then have a positive temperature coefficient TK . However, it can also be in series with the load and must then be selected so that the TC of its electrical resistance is negative.

Es gibt jedoch Fälle, in denen diese Art des Ausgleiches des Temperatureinflusses nicht ausreicht. Dies gilt vor allem, wenn der Halbleiterkörper des Hallgenerators aus InAs besteht. Hallgeneratoren aus InAs weisen eine geringe Temperaturabhängigkeit von ca. -0.1% pro 0C auf. Da der Widerstand des Generators einen positiven Temperaturkoeffizienten von ca. 0.2% pro "C aufweist, ist eine Temperaturkompensation in keiner der in der US-PS 30 08 083 beschriebenen Weisen möglich.However, there are cases in which this type of compensation for the influence of temperature is not sufficient. This is especially true when the semiconductor body of the Hall generator consists of InAs. Hall generators made from InAs have a low temperature dependency of approx. -0.1% per 0 C. Since the resistance of the generator has a positive temperature coefficient of approx. 0.2% per "C, temperature compensation is not possible in any of the ways described in US Pat. No. 30 08 083.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei geringer Temperaturabhängigiceit des Materials des Halbleiterkörpers eine genaue Temperaturkompensation ermöglichtIt is therefore the object of the invention to create a circuit of the type mentioned at the outset that can also be used in low temperature dependence of the material of the semiconductor body an exact temperature compensation enables

Diese Aufabe wird bei einer Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöstThis task is in accordance with the invention in a circuit according to the preamble of claim 1 solved by the features specified in its characterizing part

Bei der Schaltung gemäß der Erfindung wird also der Steuerstrom des Hallgenerators in Abhängigkeit vom temperaturbedingten Widerstandszuwachs in dem Maße erhöht daß die Empfindlichkeitsabnahme durch die Steuerstromerhöhung kompensiert wird. Die Schaltung wird dabei im Falle, daß der Halbleiterkörper des Hallgenerators von einem InAs-Kristall gebildet ist derart ausgelegt daß sie einen negativen Widerstand darstellt also mit anderen Worten eine fallende Strom-Spannungscharakteristik aufweist so daß bei sinkender Spannung durch die Schaltung ein erhöhter Strom fließtIn the circuit according to the invention, the control current of the Hall generator is dependent on the temperature-related increase in resistance to the extent that the decrease in sensitivity by the control current increase is compensated. The circuit is in the case that the semiconductor body of the Hall generator is formed by an InAs crystal designed in such a way that it represents a negative resistance, in other words a falling resistance Has current-voltage characteristics so that when the voltage falls through the circuit, an increased Electricity flows

Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung nach der Erfindung ist in der Figur dargestellt Sie ist auf den Fall ausgelegt, daß der riallgenerator aus InAs bestehtAn embodiment of a circuit according to the invention is shown in the figure. It is on the case designed that the ring generator consists of InAs

Das Grundprinzip der Schaltung ist bei dem Ausführungsbeispiel eine von der eine konstante Spannung liefernden Steuerspannungsquelle Qu beaufschlagte Brückenschaltung mit dem Hallgenerator HG in dem einen Brückenzweig, mit verstellbaren Widerständen, also Potentiometern, im anderen Brückenzweig sowie dem Verstärker OP im Nullzweig. Die für die Widerstände angegebenen Werte sind auf die im Handel erhältliche Type TC 21 von Hallgeneratoren abgestimmt.The basic principle of the circuit in the exemplary embodiment is a bridge circuit acted upon by the control voltage source Qu, which supplies a constant voltage, with the Hall generator HG in one bridge branch, with adjustable resistors, i.e. potentiometers, in the other bridge branch and the amplifier OP in the zero branch. The values given for the resistors are matched to the commercially available type TC 21 of Hall generators.

Der Hallgenerator liegt in Reihe mit den beiden Widerständen 1 und 2 an der Spannungsquelle Qu. An dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP liegt die Spannung, weiche am Widerstand 1 und dem Hallgenerator HG abfällt (Schaltpunkt A). Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers OPliegt am Schaltpunkt ödes Spannungsteilers, der aus den Widerständen 3 und 4 sowie dem Potentiometer 4a gebildet und der über den Einstellwiderstand 4a fein variabel ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP (Schaltpunkt C) \ri über den Einstellwiderstand 5 mit dem invertierenden Eingang und über den Widerstand 6 mit dem Schaltpunkt A am Hallgenerator HG leitend verbunden.The Hall generator is in series with the two resistors 1 and 2 at the voltage source Qu. At the non-inverting input of the operational amplifier OP is the voltage that drops across resistor 1 and the Hall generator HG (switching point A). The inverting input of the operational amplifier OP is at the switching point of the voltage divider, which is formed from the resistors 3 and 4 and the potentiometer 4a and which is finely variable via the setting resistor 4a. The output of the operational amplifier OP (switching point C) \ ri is conductively connected via the setting resistor 5 to the inverting input and via the resistor 6 to the switching point A on the Hall generator HG.

Für den Betrieb eines InAs-Hallgenerators vom Typ TC 21 wurde folgende Bestückung gewählt:For the operation of an InAs Hall generator of the type TC 21 the following equipment was chosen:

Widerstand 1 = 5.6 Ohm,Resistance 1 = 5.6 Ohm,

Widerstand 2 = 82 Ohm.Resistance 2 = 82 ohms.

Widerstand 3 = 82 Ohm.Resistance 3 = 82 ohms.

Widerstand 4 = 950 Ohm,Resistor 4 = 950 ohms,

Widerstand 6 = 1 Kiloohm,Resistor 6 = 1 kiloohm,

Einstellwiderstand 4a= 100 Ohm-Potentiometer,Setting resistor 4a = 100 Ohm potentiometer,

Einstellwiderstand 5= 10 Kiloohm-Potentiometer,Setting resistor 5 = 10 kiloohm potentiometer,

Operationsverstärker OPvom Typ TBA 221,Operational amplifier OP type TBA 221,

Qu= 12 Volt. Qu = 12 volts.

Die in der Figur dargestellte Schaltung arbeitet so. daß die von der Widerstandserhöhune im HallgeneratorThe circuit shown in the figure works like this. that the resistance increase in the Hall generator

HG herrührende Spannungszunahme am Hallgenerator HG verstärkt wird. Diese Spannung läßt durch den Widerstand 6 zwischen den Punkten A und C einen zusätzlichen Strom durch den Hallgenerator HG fließen, der die angestrebte Kompensation bewirkt HG resulting voltage increase at the Hall generator HG is amplified. This voltage allows an additional current to flow through the Hall generator HG through the resistor 6 between points A and C , which causes the compensation sought

Vor der Inbetriebnahme der Schaltung wird bei tiefer Temperatur und bekanntem auf den Halbleiterkörper des Hallgenerators HG einwirkenden Magnetfeld mit dem Potentiometer 4a der Nullpunkt der Verstärkerschaltung so eings stellt, daß der Widerstand 6 zwischen den Punkten A und C stromlos wird, was man z. B. mit Hilfe eines Muhizets feststellen kann. Veränderungen am Potentiometer 5 üben jetzt keinerlei Einfluß auf die Ausgangsspannung Uh zus. Before starting the circuit is at low temperature and known magnetic field acting on the semiconductor body of the Hall generator HG with the potentiometer 4a the zero point of the amplifier circuit so eings that the resistor 6 between points A and C is de-energized, which is z. B. can determine with the help of a Muhizets. Changes to the potentiometer 5 now have no effect on the output voltage Uh add.

Dann wird unter Aufrechterhaltung des Magnetfeldes (Eichfeldes) eine hohe Temperatur auf den Hallgenerator HG zur Einwirkung gebracht und dabei — nunmehr durch Justieren des Potentiometers 5 — derselbe Wert der Halispannung Uh eingestellt, der vorher mittels des ersten Potentiometers 4a bei der tieferen Temperatur bereits einjustiert war.Then, while maintaining the magnetic field (calibration field), a high temperature is brought into effect on the Hall generator HG and - now by adjusting the potentiometer 5 - the same value of the Hali voltage Uh is set that was previously adjusted at the lower temperature using the first potentiometer 4a .

Bezeichnet man die niedrigere Eichtemperattir mit Tu die höhere Eichtemperatur mit T2, so hat rsan vor Inbetriebnahme folgende Punkte des Abgleichvorganges durchzuführen:If the lower calibration temperature is denoted by T u and the higher calibration temperature is T 2 , then rsan has to carry out the following points of the calibration process before commissioning:

1. HaHgenerator //Gauf die Temperatur Ti bringen;
2. Multizet an den Punkten A und C der in der Zeichnung dargestellten Schaltung anschließen;
1. HaHgenerator // Bring G to temperature Ti;
2. Connect Multizet to points A and C of the circuit shown in the drawing;

3. Potentiometer 4a so justieren, daß am Multizet die Spannung Null erscheint, also der Widerstand 6 stromlos geworden ist bzw. die Schaltpunkte A und3. Adjust potentiometer 4a so that voltage appears on the Multizet, i.e. resistor 6 has become de-energized or switching points A and

ίο Cauf gleichem Potential liegen;ίο C are at the same potential;

4. bei genau bekanntem magnetischen Eljhfeld H den Ausgangswert der Hallspannung Uh messen und registrieren;4. If the magnetic Eljh field H is exactly known, measure and record the output value of the Hall voltage Uh;

5. Erhöhen der Temperatur des Hallgenerators HG is auf den Wert Ti und bei aufrechterhaltenem Eichfeld H mittels des Potentiometers 5 die vom Hallgenerator HG gelieferte Hallspannung Uh so einstellen, daß der unter Ziffer 5 festgestellte Wert von Uh wieder erscheint.5. Increase the temperature of the Hall generator HG is to the value Ti and, with the calibration field H maintained, use potentiometer 5 to adjust the Hall voltage Uh supplied by the Hall generator HG so that the value of Uh determined under number 5 appears again.

Mit der Wahl der beiden Eichtemperaturen T1 und T2 wird der Kompensationsbereich festge'sgt. Große oder kleine Temperaturbereiche werden dmrh entsprechende Wahl der Abgleichpunkte erfaßtWith the choice of the two calibration temperatures T 1 and T 2 , the compensation range is fixed. Large or small temperature ranges are recorded accordingly selecting the adjustment points

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltung zur Temperaturkompensation eines Hallgenerators mit einem Halbleiterkristall bei der ein die Temperaturabhängigkeit des Halleffekts im Halbleiterkristall ausgleichenden Kompensator vorgesehen ist, der über den Spannungsabfall des den Halbleiterkristall durchfließenden elektrischen Stromes gesteuert ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur Bildung des [Compensators parallel zum Hallgenerator (HG) und zwei mit ihm in Reihe geschalteten Festwiderständen (1,2) ein aus zwei in Reihe geschalteten Festwiderständen (3,4) und einem Potentiometer (4a) bestehender Spannungsteiler geschaltet ist, daß parallel zum Spannungsteiler und der Reihenschaltung von Hallgenerator (HG) und den beiden mit ihm in Reihe geschalteten Festwiderständen (1,2) die den Steuerstrom für den Hallgenerator (HG) liefernde Spannungsquelle (Qu) gelegt ist, daß der zwischen dem Hallgenerator (HG) und einen» mit ihm in Reihe liegenden Festwiderstand (2) befindliche Schaitpunkt A mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (OP) verbunden ist, daß weiterhin der zwischen einem Festwiderstand (3) in dem zum Hallgenerator (HG) parallel liegenden Spannungsteiler (3, 4, 4a) und dem anderen Festwiderstand (4) sowie dem Potentiometer (4a) dieses Spannungsteilers liegende Schaltpunkt B mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (OP) verbunden ist und daß schließlich der Ausgang des Operationsverstärkers (OP) über cn weiteres Potentiometer (5) mit dem Schaltpunkt B sowie über ei^n weiteren Festwiderstand (6) mit dem Schaltpunkt A verbunden ist1. A circuit for temperature compensation of a Hall generator with a semiconductor crystal in which a temperature dependency of the Hall effect in the semiconductor crystal compensating compensator is provided, which is controlled by the voltage drop of the electric current flowing through the semiconductor crystal, characterized in that to form the [compensator parallel to the Hall generator ( HG) and two fixed resistors (1,2) connected in series with it, a voltage divider consisting of two series-connected fixed resistors (3,4) and a potentiometer (4a) is connected that is connected in parallel to the voltage divider and the series connection of the Hall generator (HG) and the two connected in series with it fixed resistors (1,2), the voltage source drive current to the Hall generator (HG) providing (Qu) is set such that the fixed resistor lying between the Hall generator (HG), and a 'in series with it (2 ) located switch point A with the non-inverting input e Ines operational amplifier (OP) is connected, that the voltage divider (3, 4, 4a) lying parallel to the Hall generator (HG ) and the other fixed resistor (4) as well as the potentiometer (4a) of this voltage divider are also connected switching point B is connected to the inverting input of the operational amplifier (OP) and that finally the output of the operational amplifier (OP) via cn further potentiometer (5) to the switching point B as well as about ei ^ n additional fixed resistor (6) to the switching point A is connected 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper des Hallgenerators (HG)aus InAs besteht.2. Circuit according to claim 1, characterized in that the semiconductor body of the Hall generator (HG) consists of InAs. 3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein magnetisches Eichfeld am Ort des Halbleiterkörpers des Hallgenerators (HG)erzeugende Vorrichtung vorgesehen ist3. Circuit according to one of claims 1 or 2, characterized in that a device generating a magnetic calibration field is provided at the location of the semiconductor body of the Hall generator (HG)
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