Датчик температуры

(19) 6 01 К 7/1 О ЕНИЯ К АВ роизводственное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 723395, кл. 6 01 К 7/14, 1980.Авторское свидетельство СССР В 1352245, кл. 6 01 К 7/14, 1987.(57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для йзмерения температуры различных сред и тел в составе многоканальных систем и в автоматических установках. Цель изобретения - миниатюризация датчика и повышение точности измерения за счет исключения ступени преобразования аналогового сигнала в частоту. Датчик температуры состоит из биполярного транзистора 1, полевого транзистора 2, терморезистора 3 и первого и второго диффузионных резисторов 4 и 5.Полевой транзистор 2 включен по схеме истокового повторителя, между истоком которого и общей шиной питания включен первый диффузионныйрезистор 4, затвор полевого транзистора 2 подключен к коллектору биполярного транзистора 1 и терморезистору 3, второй вывод терморезистора 3 соединен с общей шиной, сток полевого транзистора 2 связан с базой биполярного транзистора 1 и одним выво: дом второго источника питания, Эмиттербиполярного транзистора 1 через третий диффузионный резистор 6 соединен с полюсом источника питания. 2 ил.Изобретение относится к приборостроенйю и может быть использовано для измерения температуры различных сред и тел в составе многоканальных систем и в автоматических установках. 5 Известен преобразователь температуры окружающей среды в электрический сигнал.В известном устройстве преобразование измеряемой температуры в частотуэлектрических импульсов осуществляется вдве ступени; на первой производится преобразование температуры в аналоговую величину (ток, напряжение), на второй 15ступени производится преобразование аналоговой электрической величины в цифровую форму.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь температуры в частоту,Устройство содержит терморезистор,конденсатор, биполярный и полевой транзисторы, резисторы, образующие делительнапряжения, выход которого соединен с 25вторым затвором полевого транзистора, одно плечо которого соединено с полюсом источника питания, другое - с точкойсоединения первых выводов источника стабильного тока и терморезистора, вторые выводы которых соединены соответственно сплюсом и минусом источника питания.Известное устройство осуществляетпреобразование измеряемой температурыв частоту импульсов в две ступени. На первой ступени осуществляется преобразование аналоговой величины - температуры, ваналоговую величину - постоянное напряжение на выходе делителя напряжения, Навторой ступени осуществляется преобразование аналоговой электрической величиныв цифровую форму (частоту генерируемыхимпульсов).Многоступенчатое преобразование измеряемой физической величины - температуры в частоту генерируемых импульсов,приводит к умножению погрешности двухступеней и реобра зова н ия (мул ьтипликативной погрешности).Наличие ступени преобразования 50температуры в аналоговое электрическоенапряжение усложняет настройку измерительного преобразователя, увеличивает егогабариты. Увеличение конденсатора, какправило, приводит к невозможности изготовления известного преобразователя температуры в частоту на интегральноймикросхеме. Отсутствие стабилизирующихобратных связей схемы генератора приводит к температурной нестабильности частоты преобразователя, сужению диапазона перестройки по частоте.Цель изобретения - миниатюризация датчика и повышение. точности измерения за счет исключения ступени преобразования аналогового сигнала в частоту.На фиг.1 и 2 приведены принципиальная электрическая схема и геометрия интегральной микросхемы, выполняющей функции датчика температуры.Датчик температуры состоит из биполярного транзистора 1, полевого транзистора 2, терморезистора 3 и первого и второго диффузионных резисторов 4 и 5. Полевой транзистор 2 включен по схеме. истокового повторителя, между истоком которого и общей шиной источника питания включен первый диффузионный резистор 4, а затвор полевого транзистора 2 подключен к коллектору биполярного транзистора 1 и терморезистору 3, второй вывод терморезистора 3 соединен с общей шиной, сток полевого транзистора 2 связан с базой биполярного транзистора 1 и одним выводом второго диффузионного резистора 5, второй вывод которого соединен с полюсом источника питания, Змиттер биполярного транзистора 1 через третий диффузионный резистор 6 соединен с полюсом источника питания,. Схема датчика температуры (фиг,1) ра-. ботает следующим образом.При подаче напряжения питания по схеме открывается биполярный транзистор 1, вызывая открытие полевого транзистора 2. Увеличение тока стока полевого транзистора 2 и напряжения на втором диффузионном резисторе 5 приводит к переходу биполярного транзистора.2 в насыщенный режим, Увеличение тока коллектора биполярного транзистора 1 приводит к повышению падения напряжения на терморезисторе 3, что вызывает уменьшение тока стока полевого транзистора 2. Уменьшение тока стока полевого транзистора 2 приводит к уменьшению падения напряжения на втором диффузионном резисторе 5, что приводит к закрытию биполярного транзистора 1 и соответственно полевого транзистора 2. Рассасывание неосновных носителей в базе биполярного транзистора 1 за счет большого сопротивления канала транзистора 2 будет протекать относительно медленно, что приводит к затягиванию среза формируемого импульса. Наличие третьего диффузионного резистора 6 обеспечивает надежный переход биполярного транзистора 1 из от. крытого состояния в закрытое, что приводит к петлеобразной вольт-амперной характе.ристике,1714390 леватых орректор М,Шарош аказ 683 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Гагарин роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго После окончания процесса рассасывания неосновных носителей в базе биполярного транзистора 1 ток стока полевого транзистора 2 снова начнет увеличиваться приводя к повторению уже описанного 5 процесса включения обоих транзисторов. Повторение этих процессов вызывает формирование колебаний на выходе генератора-датчика. Причем период повторения импульсов получается достаточно большим, 10 зависящим от степени насыщения биполярного транзистора 1. Степень насыщения определяется терморезистором 3. Вследствие указанного явления возможно изменение частоты генерируемых импульсов без изме нения параметров элементов схемы датчика температуры в пределах одного порядка (80-100 кГц).Предложенное устройству реализуется по известной полупроводниковой интег ральной технологии (фиг,2), Технологический процесс требует проведения трех диффузий или имплантаций, при этом достигается миниатюризация датчика температуры. Частота сигнала датчика 25 температуры находится в длинноволновомСоставитель А,Щ Редактор В.Бугренкова Техред М,Моргенсредневолновом диапазонах. Поэтому получениеинформации от миниатюрных датчиков температуры может осуществляться бесконтактным способом (с помощью радиоприемников соответствующих диапазонов),Формула изобретения Датчик температуры, содержащий терморезистор, первый и второй диффузионные резисторы, биполярный и полевой транзисторы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью миниатюризации датчика и повышения точности измерения за счет исключения ступени преобразования аналогового сигнала в частоту, введен третий диффузионный резистор, при этом коллектор биполярного и затвор полевого транзисторов через терморезистор подключены к общей шине, с которой через первый диффузионный резистор соединен исток полевого транзистора, сток которого и база биполярного транзистора подключены к шине питания через второй диффузионный резистор, а третий диффузионный резистор включен между эмиттером биполярного транзистора и шиной питания.