Полупроводниковый датчик температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХсоцИАлистичеснихРЕСПУБЛИК (19)(11)3(51) О 01. К 7 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН РЫТИИ1ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ : У СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВЗОР(54)(57) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИКТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий согласованную пару транзисторов с объединенными базами, источник питания и изме,рительный прибор, причем эмиттерпервого транзистора соединен с общей миной источника питания; с ко.торой змиттер второго транзисторасоединен через первый резистор, аколлектор второго транзистора сое-.динен с шиной источника питаниячерез второй резистор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности Измерения температуры при изменении напряжения питания, в него введены два,дополнительных резистора, источник опорного на пряжеиия и два дифференциальных. усилителя, неинвертирующий вход одного нз которых подключен к коллектору первого транзистора и к одному иэ выводов первого дополнительного резистора, второй вывод которого соединен с шиной источника питания, выход подключен к базам транэистсров, а инвертирующнй вход усилите" лясоединен с выходом источника опор ного напряжения и с неинвертиру ющим входом другого дифференциального усилителя, ннвертирующий вход которого соединен с коллектором вто рого транзистора, а выход подключен к измерительному прибору и чЕрез % второй дополнительный резистор - к эмиттеру второго транзистора, Я10 Изобретение относится к техникеизмерения температур, а именно кустройствам преобразования значениятемпературы в электрический сигнал,и может быть использовано для построения высокоточных измерителейтемпературы.Известен полупроводниковый датчик температуры, в котором термочувствительным элементом являетсятранзистор Я , .Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является полупроводниковый датчик температуры, содержащий согласованнуюпару транзисторов с объединенными 15базами, источникпитания и измерительный прибор, причем эмиттерпервого транзистора соединен с обцей шиной источника питания, с которой эмиттер второго транзистора 20соединен через первый резистор, аколлектор второго транзистора соединен через резистор с шиной источника питания 2 .Недостатками известного датчикаявляются низкая точность при нестабильности напряжения питания исложность, обусловленная необходимостью подключения датчика к стабилизатору напряжения, характеристики которого влияют на точность измерения температуры.Цель изобретения - повышение точ"ности измерения температуры приизменении напряжения питания.Поставленная цель достигается тем,что в полупроводниковый датчик температуры, содержащий согласованнуюпару транзисторов с объединеннымибазами, источник питания и измерительный прибор, причем эмиттер первого транзистора соединен с общей шиной источника питания, с которой эмнттер второго транзистора соединен через первый резистор, а коллектор второго транзистора соединен с шиной источника питания через вто-. рой резистор, введены два дополнительных резистора, источник опорного напряжения, выполненный в виде резистивного делителя, и два диф ференциальных усилителя, неинвертирующий вход одного из которых соединен с коллектором первого транзистора и с одним выводом первого дополнительного резистора, второй 55 вывод которого соединен с шиной источника питания, выход соединен с базами транзисторов, а инвертирующий вход соединен с выходом источника опорного напряжения и с неинвертируЬщим входом другого дифференци. ального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с коллектором второго транзистора, а выход "оединен с измерительным прибором и через второй дополнительный резистор - с эмиттером второго транзистора.На чертеже показана принципиальная электрическая схема датчика,Датчик содержит согласованную пару транзисторов 1 и 2 с объедииенными базами и измерительный прибор 3, ,причем эмиттер первого транзистора 1 соединен с общей шиной источника 4 питания, с которой эмиттер второго транзистора 2 соединен через первый резистор 5, коллектор транзистора 2 соединен с шиной источника питания через второй резистор бДатчик также содержит два дополнительных резистора 7 и 8, источник 9 опорного напряжения, выполненный, например, в виде резистивного делителя на резисторах 10 и 11, и, два дифференциальных усилителя 12 и 13, Неинвертирующий вход дифференциального усилителя 12 соединен с коллектором первого транзистора 1 и с одним выводом первого дополнительного резистора 7, второй вывод которого соединен с шиной источника 4 питания, выход соединен с базами транзисторов 1 и 2, а инвертирующий вход соединен с выходом источника,9 опорного напряжения и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 13, инвертирующий вход которого соединен с коллектором второго транзистора 2, а выход соединен с измерительным прибором 3 и через второй дополнительный резистор 8 с эмиттером второго транзистора 2.При использовании в качестве измерительного прибора амперметра его можно включить вместо резистора 8.Датчик работает следующим образом.Дифференциальный усилитель 12 вО всех случаях обеспечивает равенство коллекторного тока первого транзистора 1 и тока через резистор 7, причем этот ток7 = "О "тфо+ "и)где 0 - напряжение источника 4питания;Я, - сопРотивление резисторов(О йс соответствующими номерами позиций.Одновременно дифференциальный усилитель 13 за счет обратной связи через эмиттер второго транзистора 2 обеспечивает равенство его коллектор- ного тока току через резистор б, который равен1 оЬИоф Н)Таким образом, зная, что разность напряжений на эмиттерных,переходах транзисторов 1 и 2 определяется как1 уЬ -16Заказ 10510/43 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5( - заряд электрона;Т - абсолютная температура, выходное напряжение дифференциального усилителя 13 при его выходном токе, много большем коллекторного тока транзистора 2, определяется соотношениемОВЫм- + Е дОучитывая приведенные соотношения,Иэ данного выражения видно, чточувствительность определяется отношением сопротивлений резисторов18 и 8 и не зависит от величины 5напряжения источника питания,Предлагаемое устройство позволяет получить высокую точность измерения температуры независимо от величины напряжения питания, причем устрой- ство способно работатв при напря- жениИ пнтания 1,3-1,5 В и более . и не требует высокоточных усилителей.