SU1740996A1 - Полупроводниковый датчик температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относите к термометрии, а именно к устройствам дл  измерени  температуры с помощью полупроводниковых датчиков температуры с p-n-переходом, и может быть использовано дл  построени  дискретных и интегральных датчиков температуры с широкой областью применени . Цель изобретени  - снижение минимально допустимого напр жени  питани  и упрощение устройства при сохранении точности измерени  температуры. Полупроводниковый датчик содержит два транзистора 1 и 2, два резистора 3 и 4 и усилитель на транзисторе 7, который включен по схеме с общим эмиттером и с резистором 8 в коллекторной цепи, коллектор которого через буферный каскад на транзисторе 9 и делитель 5 напр жени  соединен с эмиттером транзистора 2, причем все транзисторы датчика выполнены в одном кристалле дл  обеспечени  и согласованной работы. 1 ил. сл С

Description

Изобретение относитс  к термометрии, а именно к устройствам дл  измерени  температуры с помощью полупроводниковых датчиков температуры с p-n-переходом, и может быть использовано дл  построени  дискретных и интегральных датчиков температуры с широкой областью применени 

Известен полупроводниковый датчик температуры, содержащий согласованную пару транзисторов, резисторы, источник питани , а также два дифференциальных усилител .

Недостатком известного датчика  вл етс  относительна  сложность схемы, св занна  с наличием двух дифференциальных усилителей.

Наиболее близок к предлагаемому дат чик температуры, вход щий в состав измерител  температуры, содержащий чувствительный элемент, выполненный на согласованной паре транзисторов, изготовленных в одном кристалле, два резистора и резистив- ный делитель, включенный относительно общей шины, к которой подключен эмиттер первого транзистора, коллектор и база которого соединены с одним выводом первого резистора и с базой второго транзистора, эмиттер которого через резистивный делитель соединен с выходом дифференциального усилител , а коллектор - с входом дифференциального усилител  и с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и с шиной питани .

Недостатками известного датчика  вл ютс  необходимость использовани  относиvi

4 О Ю О

О

тельно высокого напр жени  питани  и относительна  сложность схемы ввиду наличи  дифференциального усилител , что не позвол ет использовать его в низковольтной аппаратуре, где напр жение питани  составл ет 1-2 В.

Цель изобретени  - снижение минимально допустимого напр жени  питани  и упрощение устройства при сохранении точности измерени  температуры.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в полупроводниковом датчике температуры , содержащем чувствительный элемент, выполненный на согласованной паре транзисторов , изготовленных в одном кристалле , два резистора и резистивный делитель, включенный относительно общей шины, к которой подключен эмиттер первого транзистора , коллектор и база которого соединены с одним выводом первого резистора и с базой второго транзистора, эмиттер которого через резистивный делитель соединен с выходом усилител , а коллектор - с входом усилител  и с одним выводом второго резистора , другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и с шиной питани , усилитель выполнен на транзисторе , включенном по схеме с общим эмиттером с резистором в коллекторной цепи , коллектор которого через транзисторный буферный каскад соединен с выходом усилител , причем транзистор усилител  согласован с основными транзисторами и выполнен с ними в одном кристалле.

На чертеже представлена принципиальна  схема устройства.

Полупроводниковый датчик температуры содержит согласованную пару транзисторов 1 и 2, выполненных в одном кристалле, два резистора 3 и 4 и резистивный делитель 5, включенный относительно общей шины источника 6 питани , к которой подключен эмиттер первого транзистора 1, коллектор и база которого соединены с одним выводом первого резистора 3 и с базой второго транзистора 2, эмиттер которого через резистивный делитель 5 соединен с выходом усилител , а коллектор - с входом усилител  и с одним выводом второго резистора 4, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора 3 и с шиной питани , причем усилитель выполнен на транзисторе 7, включенном по схеме с общим эмиттером с резистором 8 в коллекторной цепи, коллектор транзистора 7 через буферный каскад, выполненный, например, на эмиттерном повторителе-транзисторе 9, соединен с выходом усилител , причем транзистор 7 согласован с основными транзисторами и выполнен с ними в одном кристалле . Конденсатор 10 обеспечивает устойчивость схемы.

Устройство работает следующим образом .

5При включении питани  через первый

транзистор 1 в диодном включении протекает ток

,, -Un-U3B1

11 т

где Un напр жение питани ;

U351 - падение напр жени  на эмиттерном переходе транзистора 1.

Транзистор 2 открываетс  до тех пор, пока не начнет закрыватьс  транзистор 7, так как потенциал коллектора транзистора 2 снижаетс . При закрывании транзистора

7 потенциал его коллектора повышаетс , и это повышение через эмиттерный повторитель передаетс  на резистивный делитель 5, выходное напр жение которого передаетс  на эмиттер транзистора 2 и останавливает его дальнейший рост на определенном уровне. В результате действи  этой отрицательной обратной св зи устанавливаетс  ус- тойчивое состо ние и на эмиттере транзистора 2 потенциал 1)э2 будет равен

U32-UT n , 12

где 12 - ток через транзистор 2;

UT температурный потенциал. Прмчем из схемы видно, что

40

12

Un ЦэБ7 R4

где УЭБ падение напр жени  на эмиттер- ном переходе транзистора 7.

Если транзисторы 1 и 7 выполнены со- гласованными в одном кристалле и их коллекторные токи равны, то 11эБ1 г 11эБ7. Подставив значени  токов И и 12, получим

50

11э2

R4 Ra

т. е. с учетом коэффициента К резистивного делител  выходное напр жение устройства будет равно

ивых Шэ2,

т. е. пропорционально абсолютной температуре , т. к,

0,-f

где R - посто нна  Болыдмана;

q - зар д электрона;

Т - абсолютна  температура.

Дл  данного примера выполнени  устройства ток через транзистор 7 определ етс  выражением

т

Un - РэБ9 R8

где 11зБ9- падение напр жени  на эмиттер- ном переходе транзистора 9. Таким образом, при

R8

Un - иЭБ9 - KUT lnj|

Un -U3B1

Изобретение позвол ет снизить минимально допустимое напр жение питани  до 0,9 В при одновременном упрощении устройства за счет замены дифференциального усилител  всего двум  транзисторами, при этом точность измерений сохран етс ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Полупроводниковый датчик температуры , содержащий чувствительный элемент , выполненный на согласованной паре

   транзисторов, изготовленных в одном кристалле , два резистора и резистивный делитель , включенный относительно общей шины, к которой подключен эмиттер первого транзистора, коллектор и база которого

   соединены с одним выводом первого резистора и базой второго транзистора, эмиттер которого через резистивный делитель соединен с выходом усилител , коллектор - с входом усилител  и с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и с шиной питани , отличающийс  тем, что, с целью снижени  минимально допустимого напр жени  питани  и упрощени  устройства при сохранении точности, усилитель выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером с резистором в коллекторной цепи, коллектор которого через транзисторный буферный

   каскад соединен с выходом усилител , причем транзистор усилител  согласован с основными транзисторами и выполнен с ними в одном кристалле.