SU705432A1 - Apparatus for temperature stabilization - Google Patents
Apparatus for temperature stabilizationInfo
- Publication number
- SU705432A1 SU705432A1 SU762386099A SU2386099A SU705432A1 SU 705432 A1 SU705432 A1 SU 705432A1 SU 762386099 A SU762386099 A SU 762386099A SU 2386099 A SU2386099 A SU 2386099A SU 705432 A1 SU705432 A1 SU 705432A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- inputs
- output
- temperature
- adder
- link
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Description
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОДЛОЖЕК МИКРОСХЕМ(54) DEVICE FOR TEMPERATURE STABILIZATION OF MICROSHEM SUBSTRATES
Изобретение относитс к области радиотехники и может быть использо вано дл измерени и регулировани .температуры, в частности дл стабил зации ±емпературы подложек Известны устройства, содержащие термодатчик, нагреватель подло ски и усилитель Ul. Они используютс дл поддержани посто нной темпе ратурй температурно - чувствительны компонентов интеградьнцх микросхем В этих устройствах при изменении температуры отрицательна телпова обратна св зь замкнутого контура регулировани стремитс сохранить неизменную температуру подложки за счет изменени мощности, рассеиваем нагревателем. Дополнительный тракт теплопередачи обсепечивает высокую точность стабилизации темперЗтура подложки. Недостатком указанных устройств вл етс повышенное врем выхода в режим. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство дл температурной стабил зации подложек микросхем, содержащее первый терморезистор, включенный в одно из плеч измерительного моста, перва диагональ которого подключена к источнику питани , а втора - к входам усилител , выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к исполнительному элементу, подключенному к источнику питани , делитель напр жени , средн точка которого подключена ко второму .входу сумматора 2 . В известном устройстве обеспечи™ ваетс высока точность при плавных (медленных) изменени х температуры окружающей среды. При ступенчатых изменени х температуры окружающей среды, возникающих, например, при включении - выключении бортовой аппаратуры при различных климатических воздействи х имеет место длительный переходный процесс, определ емый электротепловыми посто нными време ни звеньев устройства регулировани температуры. Наличие длительного переходного процесса приводит к увеличению переходной составл ющей погрешности стабилизации температуры , к увеличению времени готовности аппаратуры кработе, т. е. к ухудijioHviro важного тактике - технического параметра издели . Целью насто щего изобретени вл етс повышение точности стабилизации температуры подаожки в переходных режимах. Поставленна цель достигаетс тем что устройство содержит два формировател импульсов, RC-звено, последовательно соединенные вычитатель и компаратор, выход /соторого соединен первыми входами формирователей импульсов , вторые входы которых соединены с выходом вычитател , а выходы , соответственно, - с третьим и четвертым входами сумматора, средн точка делител напр жени подключена непосредственно к неинвертирующему и черезКС-звено к инверти рующему входам вычитател . В описании изобретени прин ты следующие обозначени ; AT ttVотклонение температуры окружают щей среды от значени , пр 1н того .за номинальное; Ug - напр жение делител ; и - напр жение вычитател : U,.j- имйульсы напр жений ждущих муль тивибраторов; ir - посто нна времени инерционного звена. На фиг. 1 изображена конструкци предложенного устройства; на фиг. 2 представлена электрическа схема устройства дл температурной стабили зации подложек микросхем; на фиг. 3 приведена электрическа схема блока. оптимизации. Устройство дл температурной стабилизации подложек микросхем заключено в герметичный корпус 1 микросхе мы (фиг. 1). Оно содержит температур но- стабилизированную подложку 2 и температгурНо - нестабилизйрованную црдлс жку З.На температурно-стабилизи рованной подложке 2 расположены компоненты 4 микросхемы, чувствительные к изменению температуры, и первый терморезистор 5. На подложке 2 установлен также исполнительный элемент , представл ющий собой .термобата рёю, набранную из термоэлементов б, и имеющий тепловой контакт с подложкой 2. Второй терморезистор 7 установлен на температурно -нестабилизи рованной подложке 3 с внешней сторо на корпуса микросхемы.Первый терморе зистор 5 включён в плечо измеритель ного моста 8,подключенного ко входу усилител 9.Выход усилител 9 подклю чен к первому входу сумматора ДО, ВЫХОД кбторого св зан с исполнитель ным элементом ,6, а второй вход подключен к средней точке делител на жврморезисторе 7 и резисторе 11. Второй, третий и четвертый входы су матора подключены к блоку оптимизации 12, выполненному на вычитателе 13, RC-цепочке 14, 15, KOMViaparope 16 и формировател х импульсов 17, 18 представл ющих собой ждущие мультивибраторы импульсов положительной и отрицательной пол рности. В цепь отрицательной обратной св зи компат ратора 16 включена схема ограничени , выполненна на стабилитронах 19, 20. Цепь неинвертированного входа компаратора 16 состоит из резисторов 21, 22, Устройство работает следующим о.б- разом.. При дТд(Ь) 1 О измерительный мост . . 8 разбалансируетс . Напр жение разбаланса поступает на вход усилител 9 и через сумматор 10 подаетс на управл ющие транзисторы усилители) исполнительного элемента 6.. 1 В зависимости от знака разбаланса термобатаре поглощает или выдел ет тепло, регулиру температуру подложки до тех пор, пока мост 8 не сбалансируетс , устран отклонение температуры подложки микросхемы от требуемого значени . В устройстве предусмотрен такжедополинтельный Тракт теплопередачи по температуре окружающей среды. Датчиком этого тракта вл етс терморезистор 7. Напр жение с выхода делител (7, 11) поступает на один из входов сумматора 10 и, в зависимости от знака сигнала, через один из усилителей исполнительного элемента б подаетс ,на вход термобатареи. Дополнительный тракт компенсирует основную погрешность стабилизации температуры, а замкнутый контур с тепловой обратной св зью устран ет погрешность, вызываемую, в частности , параметрическими возмущени ми. При значительных скачкообразных изменени х температуры, имеющих место ViPf включении - выключении аппаратуры вразличных метеорологических услови х, например, в услови х полета летательных аппаратов, при климатических испытани х аппаратуры и др., погрешность стабилизации может быть существенной и дл ее устранени требуетс значительное врем в св зи с инерционностью объекта . (подложки). Дл устранени этой погрешности используетс блок оптимизации 12 (фиг. 3), который работает при больших отклонени х температуры Т (t) от значени , прин того за номинальное. При больших скачкообразных изменени хдTд(t) напр жениеUgпоступает через инерционное RC-зве- но 14, 15 на инвертируемый вход вычитател 13,на неинвертируемый вход которого поступает непосредственно . С выходавычитател 13 снимаетс v разностное напр жение U : .H-6 VKUg- Ku e При t О напр жение U(j К Ug-, т. е. пропорционально скачку лТд(Ъ) Это напр жение поступает на компарат 16. Компаратор имеет две точки пере броса в соответствии с направлением изменени напр жени U . Значени напр жений, соответсвуюыих этим точкам, задаютс напр жени ми ограничени стабилитронов и резисторами 21, 22 в цепи неинвертированного вхо да компаратора 16. При достижений напр жени U значени одной из двух точек переброса (в зависимости от знака,ц) запускаетс ждусций мультивибратор 17 или 18, формирующий импульс положительной или отрицатель ной пол рности. Импульсы ждущих мультивибраторов 17 или 18 - и или и, длительность которых определ етс значением U , поступают на соответсвующие входы сумматорй 10, через один из усилителей исполнительного элемента 6 подаю с на термоэлементы, форсиру йагрев или охлаждение подложки микросхема и обеспечива высокую точность стабилизации в переходных режимах. При этом блок оптимизации не вли ет на устойчивость замкнутого контура регулировани . Использование блока оптимизаций выгодно отличает предлагаемое уст--рбйство дл температурной стабилизации подложек микросхем от ук4занного прототипа, так как в предлбжеином устройстве существенно уменьшена погрешность стабилизации температуры подлржек в переходных режимах - при ступенчатых входных воздействи х , что уменьшает врем готовности радиоэлектронной аппаратуры к работе., Кроме того, использование в качест ве исполнительного элемента нагревател - охладител позволит поддерживать температуру подложки, равнуюThe invention relates to the field of radio engineering and can be used to measure and control temperature. In particular, to stabilize the substrate temperature. The devices are known that contain a thermal sensor, a heater and an Ul booster. They are used to maintain a constant temperature and temperature - sensitive components of integrated circuits. In these devices, as the temperature changes, the negative feedback loop of the closed control loop tends to keep the substrate temperature constant by varying the power, dissipating the heater. An additional heat transfer path provides high accuracy in stabilizing the temperature of the substrate. The disadvantage of these devices is the increased time to enter the mode. The closest to the invention to the technical essence is a device for temperature stabilization of the substrate of the microcircuit, containing the first thermistor included in one of the arms of the measuring bridge, the first diagonal of which is connected to the power source and the second to the inputs of the amplifier, the output of which is connected to the first input an adder whose output is connected to an actuator connected to a power source, a voltage divider whose midpoint is connected to the second input of the adder 2. The prior art provides high accuracy with smooth (slow) changes in ambient temperature. With stepwise changes in the ambient temperature, for example, when the onboard equipment is turned on and off under various climatic influences, there is a long transition process determined by electrothermal constant time of the temperature control unit. The presence of a long transient process leads to an increase in the transient component of the temperature stabilization error, an increase in the equipment availability time for operation, i.e., an important tactic — a technical parameter of the product — is worsening the ioHviro. The purpose of the present invention is to improve the accuracy of stabilization of the temperature of the supply in transient conditions. The goal is achieved by the fact that the device contains two pulse drivers, an RC-link, a series-connected subtractor and a comparator, the output / of which is connected by the first inputs of the pulse-former, the second inputs of which are connected to the output of the subtractor, and the outputs, respectively, with the third and fourth inputs of the adder The midpoint of the voltage divider is connected directly to the non-inverting and through the XX link to the inverting inputs of the subtractor. In the description of the invention, the following symbols are used; AT ttV is the deviation of the temperature of the surrounding medium from a value of 1 n more than nominal; Ug is the voltage of the divider; and - subtractor voltage: U, .j - emulsions of voltage of the waiting multivibrators; ir is the time constant of the inertial unit. FIG. 1 shows the structure of the proposed device; in fig. 2 shows the electrical circuit of the device for the temperature stabilization of the chip substrates; in fig. 3 is an electrical block diagram. optimization. The device for temperature stabilization of the microcircuit substrates is enclosed in a sealed housing 1 of the microcircuit (Fig. 1). It contains a temperature-stabilized substrate 2 and a temperature-stabilized unstabilized center Z. On a temperature-stabilized substrate 2, there are 4 chip components that are sensitive to temperature changes, and the first thermistor 5. On the substrate 2, there is also an actuator, which represents itself. thermobath ryuyu, recruited from thermoelements b, and having thermal contact with the substrate 2. The second thermistor 7 is installed on the temperature-unstable substrate 3 from the external side of the microcircuit case. The first thermistor 5 is connected to the shoulder of the measuring bridge 8 connected to the input of the amplifier 9. The output of the amplifier 9 is connected to the first input of the combiner TO, THE OUTPUT of the second is connected to the executive element 6, and the second input is connected to the midpoint of the divider on the resistor 7 and resistor 11. The second, third and fourth inputs of the mattress are connected to the optimization block 12, performed on the subtractor 13, RC chain 14, 15, KOMViaparope 16 and pulse makers 17, 18 representing positive and negative field pulses Rnness. A limiting circuit is included in the negative feedback circuit of the compressor 16, made on Zener diodes 19, 20. The non-inverted input circuit of the comparator 16 consists of resistors 21, 22, The device operates as follows. At dTd (b) 1 O measuring the bridge. . 8 is unbalanced. The unbalance voltage is fed to the input of the amplifier 9 and through the adder 10 is applied to the control transistors of the amplifiers of the actuator 6 .. 1 Depending on the sign of the unbalance, the thermopile absorbs or releases heat by adjusting the temperature of the substrate until the bridge 8 balances, eliminate the temperature deviation of the substrate of the microcircuit from the required value. The device also has a single-sided Heat Transfer Path according to the ambient temperature. The sensor of this path is a thermistor 7. The voltage from the output of the divider (7, 11) is fed to one of the inputs of the adder 10 and, depending on the sign of the signal, through one of the amplifiers of the actuating element b is fed to the input of the thermopile. The additional path compensates for the main error in temperature stabilization, and the closed loop with thermal feedback eliminates the error caused, in particular, by parametric perturbations. With significant temperature-hopping changes that take place ViPf on-off equipment under various meteorological conditions, for example, in flight conditions of aircraft, during climatic tests of equipment etc., the stabilization error can be significant and for its elimination a considerable time is required. connection with the inertia of the object. (substrate). To eliminate this error, the optimization block 12 (Fig. 3) is used, which operates at large deviations of the temperature T (t) from the value taken as nominal. For large discontinuous changes of xdTd (t), the voltage Ug goes through the inertial RC link 14, 15 to the inverted input of the subtractor 13, to the non-inverted input of which it goes directly. With the output of reader 13, the difference voltage U is removed: .H-6 VKUg-Ku e At t O, the voltage U (j K Ug-, i.e. proportional to the jump ltd (b) This voltage goes to the comparator 16. The comparator has two transfer points in accordance with the direction of voltage change U. The values of the voltages corresponding to these points are set by the voltage limitations of the zener diodes and the resistors 21, 22 in the non-inverted input circuit of the comparator 16. When the voltage U reaches the value of one of the two points the flip (depending on the sign, q) is launched by waiting for the multi vibrator 17 or 18, forming a pulse of positive or negative polarity. The pulses of the waiting multivibrators 17 or 18 - and or and, the duration of which is determined by the value U, arrive at the corresponding inputs of the adder 10, through one of the amplifiers of the actuating element 6 I apply to the thermoelements , force forcing or cooling the substrate of the microcircuit and ensuring high accuracy of stabilization in transient modes. At the same time, the optimization unit does not affect the stability of the closed control loop. The use of the optimization block favorably distinguishes the proposed device for temperature stabilization of the chip substrates from the above prototype, since in the predby device the error of the temperature stabilization under transient conditions in the transient modes is significantly reduced, which reduces the readiness of electronic equipment to work. In addition, the use of the heater - cooler as an actuator will allow maintaining the substrate temperature equal to
W//////y//y////////////7/////////////MWW ////// y // y //////// // 7 ////////////// MW
ii
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU762386099A SU705432A1 (en) | 1976-07-08 | 1976-07-08 | Apparatus for temperature stabilization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU762386099A SU705432A1 (en) | 1976-07-08 | 1976-07-08 | Apparatus for temperature stabilization |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU705432A1 true SU705432A1 (en) | 1979-12-25 |
Family
ID=20670543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU762386099A SU705432A1 (en) | 1976-07-08 | 1976-07-08 | Apparatus for temperature stabilization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU705432A1 (en) |
-
1976
- 1976-07-08 SU SU762386099A patent/SU705432A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3395265A (en) | Temperature controlled microcircuit | |
US2967924A (en) | Stable temperature reference for instrument use | |
US2876642A (en) | High accuracy voltage reference | |
SU705432A1 (en) | Apparatus for temperature stabilization | |
JPH0348477A (en) | Semiconductor laser device | |
JPS612022A (en) | Method and device for controlling level of liquid in reservoir | |
US3668428A (en) | Root mean square measuring circuit | |
US20060100795A1 (en) | Method of regulating resistance in a discontinuous time hot-wire anemometer | |
JP2517873B2 (en) | Thermoelectric AC / DC converter output voltage measuring device | |
JPS6222494A (en) | Stabilizing device for semiconductor laser | |
JP2000039363A (en) | Thermocouple having zero point compensation circuit | |
SU744502A1 (en) | Thermoregulator | |
SU996947A1 (en) | Voltage effective value to dc voltage converter | |
SU1430942A1 (en) | Device for regulating temperature | |
JPS5814616Y2 (en) | Cooling temperature control circuit for small cooler | |
JPS6341417B2 (en) | ||
JPH01235820A (en) | Optically measuring instrument | |
SU813464A1 (en) | Squarer | |
SU1659745A1 (en) | Digital thermometer | |
SU598056A1 (en) | Parametric thermocompensated dc voltage stabilizer | |
SU1120179A1 (en) | Temperature measuring device | |
SU565221A1 (en) | Temperature measuring device | |
JPS63239887A (en) | Semiconductor laser | |
SU378820A1 (en) | CONSTANT VOLTAGE STABILIZER | |
SU618654A1 (en) | Device for compensating for thermocouple cold junction thermoelectromotive force |