SE435553B - Anordning for metning av en storhet som paverkar en felteffekttransistor - Google Patents

Description

1909093-2 området i vilket förändringar i storheten som skall uppmätas inträder, och att mät- kretsen innefattar organ för att separera signaler med hjälpsignalens frekvens från signaler belägna inom nämnda frekvensområde. 'i Enligt uppfinningen är ett föredraget utföringsexempel på anordningen känneteck- nat av att storheten som skall mätas tillföres fälteffekttransistorn via en första ingång och att hjälpsignalen tillföres via en andra ingång. på Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till ritningen där: fy_1_ visar ett kopplingsschema för ett utföringsexempel på en anord- ning enligt uppfinningen; och jjg_2 visar kurvor för mätvärden åstadkomna genom en sådan anordning.

Anordningen i fig 1 innefattar en fälteffekttransistor 1 för uppmätning av jon- aktiviteten i en lösning, i enlighet med vad som är beskrivet i exempelvis de tidi- gare nämnda artiklarna i "IEEE Transactions on Biomedical Engineering", eller i den publicerade holländska patentansökningen 7602619. Dessutom finns i lösningen en jor- dad referenselektrod 3.

Anordningen innfattar därutöver en mätförstärkare 5, som är av förut känt slag (se "Archiv für technische Messen, sid Z 6343-6, april 1973) och därför ej beskrivs nämnare i detta sammanhang. Med hjälp av ledarna 7 och 9, som är anslutna till emit- terelektroden respektive kollektorelektroden är fälteffekttransistorn 1 inkopplad som en variabel resistans i mätförstärkaren 5, d.v.s mellan dess klämmor 8 respek- tive 10, varigenom resistansen mellan emitterelektroden och kollektorelektroden på- verkar mätförstärkarens förstärkning. Inspänningen till mätförstärkaren påföres via ledarna 11 och 13 och utgöres av spänningen över ett motstånd 15, vilket matas med en konstant ström I från strömkällan 17. Följaktligen är denna spänning konstant, varigenom spänningen på utgången 19 endast beror av resistansen i fälteffekttransis- torn 1. Denna utspänning tillföres en differentialförstärkare 21 och jämföres med en inställbar referensspänning Vref som också tillföres differentialförstärkaren via en ledare 23. En återkopplingskondensator 25 bestämmer gränsfrekvensen för differen- tialförstärkaren 21.

Utströmmen If från differentialförstärkaren 21 flyter genom en spänningsde- lare, vilken bildas av ett fast motstånd 27 och ett variabelt motstånd 29, varigenom på känt sätt åstadkommes motkoppling i kretsen som bildas av fälteffekttransistorn 1 och förstärkarna 5 och 21. En utspänning V0, som beror av storheten X som skall uppmätas, d.v.s jonaktiviteten, av fälteffekttransistorns 1 temperatur T, av refe- rensspänningen Vref och av förhållandet mellan motstånden 27 och 29, uppmätes då över motståndet 29. Genom val av ett förutbestämt värde för referensspänningen Vref kan en nollpunktsjustering för mätningen åstadkommas, medan känsligheten kan bestämmas genom motståndet 29.

För att bestämma inverkan av temperaturen T är substratet i fälteffekttransis- 7909 093 - 2 torn 1 genom en elektrodklännn 31 anslutet via en transfonmator 33 till en spän-7 ningskälla 35, som tillför en hjälpsignal till fälteffekttransistorn, varvid denna signals frekvens är belägen utanför det frekvensområde inom vilket förändringar i mätstorheten X förekommer. Kondensatorn 25 är exempelvis vald på sådant sätt att differentialförstärkaren 21 får mottaga signaler upp till 3 kHz, medan hjälpsigna- lens frekvens är 30 kHz.

Hjälpsignalen liksom storheten som skall uppmätas påverkar fälteffekttransis- torns 1 resistans, vilket innebär att signalen på utgången 19 av mätförstärkaren 5 är sammansatt av en lågfrekvenskomponent, som beror av storheten X som skall uppmä- tas, och en högfrekvenskomponent, som beror av hjälpsignalen. Båda komponenterna är dessutom på samma sätt beroende av temperaturen T hos fälteffekttransistorn. Ut- gången 19 är inte bara ansluten till differentialförstärkaren 21 utan även till in- gången hos en detektor 37, vilken är av känt slag och anordnad för uppmätning av amplituden för de signaler som har hjälpsignalens frekvens. Följaktligen uppträder på utgången av denna detektor en spänning vsb, vilken, förutom att vara beroende av hjälpsignalens konstanta värde, beror enbart av fälteffekttransistorns 1 tempe- ratur T. När denna temperatur ändras kommer följaktligen spänningarna V0 och Vsb att förändras på samma sätt.

För att illustrera ovan beskrivna funktionssätt visar fig 2 variationen i de två spänningarna som funktion av tiden, varvid kurvan för Vsb är visad med en mindre fördröjning lå t för att 1 förtydligande syfte förhindra att kurvorna sammanfaller delvis. Den uppkoppling för vilken dessa kurvor gäller en uppkoppling där fältef- fekttransistorn utgöres av en s.k. MOS-transistor med ett styre som kan tillföras en spänning som utgör instorheten X. Vid tidpunkterna tl och tz uppvärmdes transis- torn under en kort tidsperiod och till svar därpå ökade de tvâ spänningarna V0 och Vsb på samma sätt. Vid tidpunkterna t3 och t4 tillfördes en negativ respektive positiv spänning till styret, vilket då medförde en ändring av spänningen V0 medan spänningen vsb ej ändrades.

Det inses att om spänningen Vsb förstärkes (dämpas) med en lämplig faktor A och om spänningarna därefter subtraheras, så kommer den resulterande späningen V0 (X, T) - A VSb(T) att bero enbart på storheten X som skall mätas och ej längre pâ temperaturen. Denna signalbehandling kan utföras med hjälp av en differentialför- stärkare (ej visad) av känt slag. Om så önskas kan spänningen Vsb alternativt an- vändas för att t.ex. styra referensspänningen Vref eller för att styra en förstär- kare (ej visad) som förstärker V0 ytterligare.

Anordningen i fig 1 utgör endast ett utföringsexempel och är modifierbar i flera avseenden. Varje annan lämplig mätkrets kan användas i stället för mätförstärkaren 5 och differentialförstärkaren 21, vilka är visade på ritningen. Exempel på sådana kretsar kan återfinnas i den tidigare nämnda artikeln i "IEEE Transaction on Bio-

Claims (3)

7909093-2 medical Engineering". g ____ _» g V" ”_ Hjälpsignalen kan tillföras på annat sätt än det visade, t.ex. genom bestrålning av fälteffekttransistorn med modulerat ljus eller genom tillföring av signalen via styret då en MOS-transistor användes. Patentkrav.

1. Anordning för mätning av en storhet som_påverkar en fälteffekttransistor, som innefattar en.emittereflektrod och enfkollektorelektrod, vilka elektroder är så an- slutna till klämmordnös en mätkrets, att förändringar i resistansen mellan elektro- derna påverkar utspänningen från mätkretsen, k ä n n e t e c k n a d av att fält- effekttransistorn (1) tillföres en hjälpsignal vars frekvens är belägen utanför fre- kvensområdet där förändringar uppträder i storheten som skall mätas, och att mät- kretsen innefattar organ (21, 37) för att separera signaler med hjälpsignalens fre- kvens från signaler inom nämnda frekvensområde.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att storheten som skall mätas är tillförd fälteffekttransistorn (1) via en första ingång och att hjälpsignalen är tillförd via en andra ingång.

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att fälteffekt- transistorns andra ingång (1) bildas av en elektrisk förbindelse (31) som är an- sluten till transistorns substrat.