SU1122903A1

SU1122903A1 - Temperature-to-frequency converter

Info

Publication number: SU1122903A1
Application number: SU823468043A
Authority: SU
Inventors: Евгений Петрович Максимчук
Original assignee: Maksimchuk Evgenij P
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1984-11-07

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЧАСТОТУ, содержащий транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом источника питани , второй вывод которого соединен с первым выводом первой индуктивности, вторую индуктивность, включенную между коллектором транзистора и вторым выводом источника питани , отличающийс тем, что, с целью его упрощени и повьшени точйости преобразовани , второй вывод первой индуктивности соединен с базой транзистора , используемого в качестве .термочувствительного элемента. HF-«y, N9 9 4 вых Ф1И.1A TEMPERATURE FREQUENCY CONVERTER containing a transistor, the emitter of which is connected to the first output of the power supply, the second output of which is connected to the first output of the first inductance, the second inductance connected between the collector of the transistor and the second output of the power supply, characterized in that Increasing the conversion accuracy, the second terminal of the first inductance is connected to the base of the transistor used as a temperature-sensitive element. HF- "y, N9 9 4 out F1I.1

Description

изобретение относитс к термометрии и может быть использовано при измерении криогенных температур, а также при автоматическом регулировании и поддержании криогенной тем-пературы в заданных пределах.The invention relates to thermometry and can be used to measure cryogenic temperatures, as well as to automatically regulate and maintain the cryogenic temperature within specified limits.

Известен преобразователь темпераTjrpb в .частоту, выполненный в виде релаксационного генератора на двух транзисторах с гальванической коллек торно-базовой св зью и конденсатором включенным между базой одного транзистора и коллектором другого, при этом термочувствительный транзистор включен междубазами транзисторов генератора, которые подключены к резистивным делител м напр жений ljKnown Tamper Tjrpb to frequency converter, made in the form of a relaxation generator on two transistors with a galvanic collector-base connection and a capacitor connected between the base of one transistor and the collector of the other lj

Недостатками этого преобразовател вл ютс низка чувствительность, сложность схемы, больша потребл ема мощность и большое рассеивание мощности на термочувствительном транзисторе , что приводит к большим погрешност м измерени , особенно в области криогенных температур. The disadvantages of this converter are low sensitivity, circuit complexity, high power consumption and large power dissipation at the temperature-sensitive transistor, which leads to large measurement errors, especially in the area of cryogenic temperatures.

Известен также преобразователь температуры в частоту, в котором в качестве термочувствительного элемента использован диффузионньй транзистор , работаювщй в режиме лавинног пробо , инверсно включенный в схему RC-репаксационного генератора 2,A temperature-to-frequency converter is also known, in which a diffusion transistor operating in the avalanche mode, inversely included in the RC-reparation generator 2 circuit, is used as a temperature-sensitive element.

Недостатком данного преобразовател вл етс использование транзистора в pesaitMe лавинного пробо , что приводит к рассеиванию большой мощ ности, а это приводит к значительной погрешности при измерении низких температур.The disadvantage of this converter is the use of an avalanche transistor in pesaitMe, which leads to high power dissipation, and this leads to a significant error in the measurement of low temperatures.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс преобразователь температуры в частоту, содержап ий транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом источ ника питани J второй вывод которого соединен с первым выводом первой индуктивности , вторую индуктивность, В1слючекную между коллектором транзистора и вторым выводом источника питани з .The closest to the invention to the technical essence is a temperature-to-frequency converter, the content of the transistor, the emitter of which is connected to the first output of the power source J whose second output is connected to the first output of the first inductance, the second inductance, B1 pin between the collector of the transistor and the second output of the power supply h

Недостатком известного преобразо вател вл етс то, что в качестве чувствительного элемента используетс термоэлектрический термопреобразователь , включенный между базой транзистора и вторьп выводо1-5 первой ин,цуктивности, что усложн ет конструк .ию преобразовател . Кроме того.A disadvantage of the known transducer is that a thermoelectric thermal transducer is used as a sensitive element, connected between the base of the transistor and the second output 1-5 of the first transducer, which complicates the design of the transducer. Besides.

он имеет низкую точность преобразовани , поскольку она зависит от посто нства температуры свободных концов термоэлектрического преобразовател , а также посто нства температуры транзистора,it has a low conversion accuracy, since it depends on the constancy of the temperature of the free ends of the thermoelectric converter, as well as the constancy of the temperature of the transistor,

Целью изобретени вл етс упрощение преобразовател температуры в частоту и повьппение точности преобразовани ,The aim of the invention is to simplify the temperature-to-frequency transducer and transform the accuracy of

Поставленна цель достигаетс тем, что 3 преобразователе температуры в частоту, содержащем транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом источника питани , второй вывод которого соединен с первым выводом первой индуктивностиS вторую индуктивность, включенную между коллектором транзистора и вторым выводом источника питани , второй вывод первой индуктивности соединен с баЗОЙ транзистора, используемого в качестве термочувствительного элементаThe goal is achieved by the fact that 3 temperature-to-frequency converter contains a transistor, the emitter of which is connected to the first output of the power source, the second output of which is connected to the first output of the first inductance S and the second inductance connected between the collector of the transistor and the second output of the power supply, second output of the first inductance connected to the base of the transistor used as a temperature-sensitive element

На фиг.1 приведена схема преобразовател температуры в частоту; на фиг.2 - график зависимости выходной частоты преобразовател от измер емой температуры.Figure 1 shows a diagram of the temperature to frequency converter; Fig. 2 is a graph of the output frequency of the converter versus the measured temperature.

Преобразователь температуры в частоту содержит транзистор 1, вл ющийс термочувствительным элементом, две индуктивности 2 и 3j источник 4 питани , переменный конденсатор 5, включенный между эмиттером и базой транзистора. Конденсатор 5 необходим только дл подстройки частоты преобразовател при смене транзистор ив принципе может отсутствовать. Выходной сигнш снимаетс с коллектора транзистора, например, через разв зывающий конденсатор 6.The temperature to frequency converter contains a transistor 1, which is a temperature-sensitive element, two inductances 2 and 3j of the power supply 4, a variable capacitor 5 connected between the emitter and the base of the transistor. Capacitor 5 is needed only to adjust the frequency of the converter when changing the transistor and in principle may be absent. The output signal is removed from the collector of the transistor, for example, via a decoupling capacitor 6.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

При включении термопрёобразовател генерирует импульсные сигналы. Генераци осуществл етс за счет накоплени энергии в индуктивност х 4 и 5 с периодического пробо базоэмиттерного перехода транзистора.When enabled, the thermal converter generates pulse signals. The generation is carried out due to the accumulation of energy in inductances 4 and 5 from the periodic breakdown of the base-emitter junction of the transistor.

При понижении температуры транзистора вплоть до -196°С частота генерации увеличиваетс за счет уменьшени емкостей переходов транзистора. При этом возрастает чувствительность преобразовател .When the temperature of the transistor decreases down to -196 ° C, the generation frequency increases due to a decrease in the capacitances of the transitions of the transistor. This increases the sensitivity of the converter.

В св зи с малым активньпу сопротивлением , дл ее работы используют низкое напр жение питани . Так,Due to its low active resistance, low voltage supply is used for its operation. So,

при использоааник германиевых транзисторов обоих типов проводимости напр жение питани не превьппает 300 мВ, а при использовании кремниевых транзисторов напр жение питани схемы не превышает 600 мВ.when using germanium transistors of both types of conductance, the supply voltage does not exceed 300 mV, and when using silicon transistors, the supply voltage of the circuit does not exceed 600 mV.

На фиг.2 приведена зависимость выходной частоты преобразовател , выполненного на транзисторе П402 в индуктивност х типа ДМ-0,2 по 224 мкГн от температуры при напр жении питани 260 мВ, При этом потребл ема мощность при 25 С составила 622 мкВт, а при 255 мкВт. Среднее приращение частоты в зависимости от температуры составл ет 3670 Гц/ С, причем , чем ниже измер ема температура, тем вьппе приращение. Таку в диапазонеFigure 2 shows the dependence of the output frequency of the converter made on the transistor P402 in inductances of the type DM-0.2 at 224 µH on temperature with a supply voltage of 260 mV. The power consumption at 25 C was 622 µW and at 255 mkw The average frequency increment depending on the temperature is 3,670 Hz / S, and, the lower the measured temperature, the higher the increment. Taku in range

температур от -180 до -196°С среднее прнрзщег ие составл ет примерно 5250 .temperatures from -180 to -196 ° C. The average efficiency is about 5250.

Средн точность измерени темпе™ в диапазоне от +25 до -196 С составл ет 2,. При этом напр жение на выходе схемы в импульсе превьшает напр жение питани примерно в 10 раз. Это позволит без промежуточных усилителей подавать выходной сигнал преобразовател на дальнейшую обработку, например в ЭВМ.The average measurement accuracy of tempe ™ in the range from +25 to -196 ° C is 2 ,. In this case, the voltage at the output of the circuit in a pulse exceeds the supply voltage by about 10 times. This will allow without intermediate amplifiers to supply the output signal of the converter for further processing, for example, in a computer.

По сравнению с известньм предлаraetfl ift преобразователь значительно проще и дешевле, имеет более высокую точность преобразовани температуры в частоту в области криогенных темпе ратур . Compared with limestone, the ift converter is much simpler and cheaper, it has a higher accuracy of temperature to frequency conversion in the region of cryogenic temperatures.

Claims

A FREQUENCY TEMPERATURE CONVERTER comprising a transistor, an emitter of which is connected to a first output of a power source, a second output of which is connected to a first output of a first inductance, a second inductance connected between a transistor collector and a second output of a power source, characterized in that, in order to simplify and To increase the conversion accuracy, the second output of the first inductance is connected to the base of the transistor used as a heat-sensitive element.

Figure 1

1122903 2