SU1564710A1

SU1564710A1 - Solid body amplifier with thermal coupling

Info

Publication number: SU1564710A1
Application number: SU874320047A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Сергеевич Громов; Татьяна Сергеевна Григораш
Original assignee: Предприятие П/Я Х-5806
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1990-05-15

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерени м. Цель изобретени - увеличение линейности коэффициента усилени . Усилитель содержит преобразователь 1 электрической энергии в тепловую, выполненный на транзисторе 3, преобразователь 2 тепловой энергии в электрическую, выполненный на транзисторе 4, и потенциометр 5. Усилитель имеет линейную зависимость между входным и выходным сигналами, а также линейные характеристики преобразователей 1 и 2 во всем рабочем диапазоне токов. Преобразователь 1 обеспечивает преобразование всей мощности, выдел емой в коллекторном переходе транзистора 3, в тепло, а также исключает вли ние температурных изменений коэффициента передачи по току и обратного тока коллекторного перехода на вольт-амперную характеристику перехода эмиттера - база. Дл обеспечени высокого коэффициента преобразовани электрической мощности в тепловую и управлени его величиной в широких пределах активно используетс обратна теплова св зь между эмиттерным и коллекторным переходами. 1 ил.The invention relates to electrical measurements. The purpose of the invention is to increase the linearity of the gain. The amplifier contains a converter of electrical energy into heat 1, made on transistor 3, a converter 2 of thermal energy into electrical energy, made on transistor 4, and potentiometer 5. The amplifier has a linear relationship between the input and output signals, as well as the linear characteristics of the converters 1 and 2 throughout working current range. Converter 1 converts all the power released in the collector junction of transistor 3 into heat, and also eliminates the effect of temperature changes in current transfer coefficient and the reverse current of the collector junction to the current-voltage characteristic of the emitter junction - base. In order to provide a high conversion rate of electrical power into heat and its control over a wide range, the inverse heat link between the emitter and collector junction is actively used. 1 il.

Description

Изобретение относится к электрическим измерениям, может найти пример |нение в полупроводниковой радиотехнической и других областях промышленности и может быть' использовано для усиления или преобразования электрических сигналов звуковой частоты и постоянного тока.The invention relates to electrical measurements, can find an example in semiconductor radio engineering and other industries and can be used to amplify or convert electrical signals of sound frequency and direct current.

Цель изобретения -' увеличение линейности коэффициента усиления.The purpose of the invention is to 'increase the linearity of the gain.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема твердотельного усилителя с тепловой связью.The drawing shows a circuit diagram of a solid-state amplifier with thermal coupling.

Твердотельный усилитель с тепловой связью содержит преобразователь 1 электрической энергии в тепловую, преобразователь 2 тепловой энергии в электрическую, первый и второй транзисторы 3, 4, потенциометр 5.A solid-state amplifier with thermal coupling contains a converter 1 of electric energy into thermal energy, a converter 2 of thermal energy into electrical energy, first and second transistors 3, 4, and a potentiometer 5.

Твердотельный усилитель с тепловой связью работает следующим образом.Solid-state amplifier with thermal coupling operates as follows.

Входной сигнал постоянного или переменного тока подается на диод эмиттер - база первого транзистора 3, при этом переход коллектор - база этого транзистора смещен источником питания в обратном направлении.An input signal of direct or alternating current is supplied to the emitter diode - the base of the first transistor 3, while the collector - base of this transistor is biased by the power source in the opposite direction.

Выделяемая на коллекторе транзистора 3 электрическая мощность.приводит к изменению температуры коллектора. Изменения температуры коллектора первого транзистора 3 приводят к изменению теплового потока в направлении от первого транзистора 3 ко второму' транзистору 4, и, следовательно, к соответствующему изменению темпе- < Шатуры второго транзистора 4. Дирды эмиттер - база и коллектор - база второго транзистора 4 смещены источником питания в прямом направлении. Известно, что прямое падение напряжения на диоде линейно изменяется с изменением температуры диода в диапазоне рабочих температур диода. Такое изменение связано с соответствующим изменением,контактной разности потенциалов p-η-перехода дибда.The electric power allocated to the collector of transistor 3 leads to a change in the collector temperature. Changes in the temperature of the collector of the first transistor 3 lead to a change in the heat flux in the direction from the first transistor 3 to the second transistor 4, and, consequently, to a corresponding change in the temperature of the second transistor 4. The emitter - base and collector - base of the second transistor 4 are shifted power supply in the forward direction. It is known that a direct voltage drop across the diode varies linearly with the temperature of the diode in the range of operating temperatures of the diode. Such a change is associated with a corresponding change in the contact potential difference of the p-η junction of the dibda.

Поскольку диод эмиттер - база второго транзистора 4 смещен в прямом направлении, а ток через диод определяется только величиной напряжения источника питания и величиной резистора, То с изменением температуры второго транзистора 4 величина тока через диод будет постоянна, несмотря на изменение напряжения на диоде.Since the emitter-base diode of the second transistor 4 is biased in the forward direction, and the current through the diode is determined only by the voltage value of the power source and the value of the resistor, then with a change in the temperature of the second transistor 4, the current through the diode will be constant, despite the change in the voltage on the diode.

Коллектор второго транзистора 4 через резистор может быть соединен с движком потенциометра 5, включенного параллельно источнику питания. Изменяя положение движка потенциометра 5, можно скомпенсировать контактную разность потенциалов коллекторного р^-п-перехода второго транзистора. 4 напряжением от источника питания, и, таким образом, свести ток коллектора до нуля. При изменении температуры полупроводникового слоя изменяется контактная разность потенциалов коллекторного р-п-перехода линейно, с постоянным температурным Коэффициентом, равным приближенно для германия и кремния 2 мВ/°С = ТК.Н. Ток, возникающий в цепи коллектора, также пропорционален температуре.The collector of the second transistor 4 through a resistor can be connected to the engine of the potentiometer 5, connected in parallel to the power source. By changing the position of the slider of the potentiometer 5, it is possible to compensate the contact potential difference of the collector p ^ junction of the second transistor. 4 voltage from the power source, and thus reduce the collector current to zero. As the temperature of the semiconductor layer changes, the contact potential difference of the collector pn junction changes linearly, with a constant Temperature Coefficient equal to approximately for germanium and silicon 2 mV / ° C = TK.N. The current arising in the collector circuit is also proportional to temperature.

Таким образом, для выходного или' коллекторного тока предлагаемый твердотельный усилитель с тепловой связью имеет линейную зависимость между входным и выходным сигналами, а также линейные характеристики преобразователей 1, 2 во всем рабочем диапазоне токов.Thus, for the output or collector current, the proposed solid-state amplifier with thermal coupling has a linear relationship between the input and output signals, as well as the linear characteristics of the converters 1, 2 in the entire operating range of currents.

Преобразователь 1 мощности электрического сигнала в тепловой сигнал в предлагаемом устройстве выполнен на первом транзисторе, включенном по схеме с общей базой и при нулевой нагрузке в цепи коллектора, что обеспечивает преобразование всей мощности, выделяемой в коллекторном переходе, в тепло, а также исключает влияние температурных изменений коэффициента передачи по току и обратного тока коллекторного перехода на вольт-амперную характеристику перехода эмиттер-база.. Кроме того, для обеспечения высокого коэффициента преобразования электрической мощности в тепловую (более 100) и управления его величиной в широких пределах активно используется обратная тепловая связь между эмиттерным и коллекторным neper ходами.The converter 1 of the electric signal power to a thermal signal in the proposed device is made on the first transistor, connected according to the scheme with a common base and at zero load in the collector circuit, which ensures the conversion of all power released in the collector junction into heat, and also eliminates the influence of temperature changes current transfer coefficient and reverse current of the collector junction to the current-voltage characteristic of the emitter-base junction .. In addition, to ensure a high conversion coefficient of electric ktricheskoy power into thermal energy (more than 100) and controls its magnitude in the active widely used reverse thermal coupling between the emitter and collector neper moves.

Использование изобретения позволит получить недорогой твердотельный усилитель с тепловой связью и с электрической изоляцией выходных цепей усилителя от входных цепей, в котором линейность, входных и выходных характеристик обеспечивает при усилении электрических сигналов отсутствия нелинейных искажений. При этом имеется возможность воспроизводитьThe use of the invention will allow to obtain an inexpensive solid-state amplifier with thermal coupling and with electrical isolation of the output circuits of the amplifier from the input circuits, in which the linearity of the input and output characteristics ensures the absence of non-linear distortions when amplifying the electrical signals. In this case, it is possible to reproduce

156471 о образцы усилителя с наперед заданными параметрами,, т.е. обеспечить взаимозаменяемость.156471 about amplifier samples with predetermined parameters, i.e. provide interchangeability.

Claims

Claim

A heat-coupled solid-state amplifier containing a converter of electrical energy into thermal energy and a converter of thermal energy into electrical energy, interconnected by a thermal communication circuit, characterized in that, in order to increase the linearity of the gain coefficient, the electrical energy into thermal energy converter and the thermal energy into electrical energy converter made respectively on the first and second transistors connected to the ps circuit with a common base, while the first transistor is made with thermal connection between the collector ^ 0 and э emitter junctions, the power supply in the first turn-key converter is parallel to the collector junction of the first transistor, and the collector junction of the second transistor 15 is biased in the forward direction.