Температурный функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соаетскик Социалистических Республик(22) Заявлено 250 380 (21 2897316/18-21 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет Государстиенный комитет СССР но делам изобретений н открытийОпубликовано 23,11,81, Бюллетень Йо 43 Дата опубликования описания 23. 11. 81(54) ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 20 5 Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для использования в аналоговой и цифровой аппаратуре при необходимости компенсации температурных зависимостей различных компонентов микроэлектроникиИзвестно устройство для автоматической компенсации температурной погрешности измерительного прибора, выполненное в виде терморезистора 11Недостаток этого температурного функционального преобразователя определяется большой мощностью, потребляемой от источника питания, Кроме того, при практическом использовании этого устройства регулирование зависимости сопротивления терморезистора от температуры сопряжено со значительными трудностями.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является температурный функциональный преобразователь, содержащий два усилительных каскада на МДП-транзисторах, у которого истоки соединены с подложками, а стоки - с затворами, первый источник тока, установленный между стоком одного из МДП-транзисторов, подключенным к выходной клемме преобразователя и первой шиной источника питания, связанной со стокомдругого МДП-транзистора, второйисточник тока, установленный междуобъединенными истоками обоих МДПтранзисторов и второй шиной источника питания, делитель питающегонапряжения, выход которого через инвертор напряжения соединен со входомпервого источника тока 21,Недостаток известного устройствасвязан с крайне узким характеромвоспроизводимой функциональной зависимости, Область примечения преобразователя ограничивается выполнением функций термостабильного источника опорного напряженияЦель изобретения - расширениефункциональных возможностей,Поставленная цель достигаетсятем, что в температурный функциональный преобразователь, содержащийдва усилительных каскада на МДПтранзисторах, у которых истоки соединены с подложками, а стоки - с затворами, первый источник тока, установленный между стоками одного из МДПтранзисторов, подключенным к выходнойклемме преобразователя, и первойшиной источника питания, связаннойсо стоком другого МДП-транзистора, второй источник тока, установленный между объединенными истоками обоих МДП-транзисторов и второй шиной источника питания, делитель питающего напряжения, выход которого через инвертор напряжения соединен со входом первого источника тока, в него введены дополнительный инвертор напряжения и третий источник тока, причем вход дополнительного инвертора напряжения подключен к клемме соединения первого источника тока со стоком соответствующего МДП-транзистора, а выход - ко входу третьего источника тока, установленного параллельно второму источнику тока. 15На чертеже представлена принципиальная электрическая схема одной из возможных реализаций предложенного температурного функционального преобразователя. 2 ОВ состав устройства входят уси" лительные каскады на и-канальных МДП-транзисторах 1 и 2 источник то)ка на р-канальном МДП-транзисторе 3, источники 4 и 5 тока на и-канальных МДП-транзисторах, делитель питающего напряжения с регулируемым резистором б и и-канальным МДП-транзистором 7, инверторы напряжения на МДП-транзисторах 8, 9 и 10, 11 с разностными каналами, На схеме отмечены также шины 12 и 13 источника питания и выходная клемма 14 устрой" ства.Принцип действия температурного Функционального преобразователя З 5 основан на Зкспоненциальном характере зависимости тока от приложенных к электродам напряжений при работе МДП-транзистора в режиме со слабой инверсией в риапазоне рабочих токов 4 О стока от 10 до 10 А, Аналитические выражения для токов стока МДП- транзисторов 1 и 2 имеют вид,"3 о, еР Ро ехР где о,о - тепловые токи стоков 1О, 0,1 - напряжения сток-исток0 , О - пороговые напряжения,"с 1,)Т- соответственно зарядносителей, постояннаяБольцмана и абсолютнаятемпература;в - коэффициент, учитывающий рекомбинационныепроцессы на поверхности полупроводника подложки ( 1 щ 43),Решив уравнения (1) и (2) относительно напряжения и осуществив вычитание полученных результатов, полу. чим Для идентичных параметров МДПтранзисторов 1 и 2оф 3 о,0., и,В связи с этимр(ТН,рЕр,1,):дт, (,)Источник 3 тока (3,1 ) задает токстока МДП-транзистора 2, а источник4 тока (3 + 3) определяет ток стока МДП-транзистора 1. Соотношениемежду токами 3 и 34 выбирается паврядка 3 =(100 - 1000)Э для тога,чтобы обеспечить достаточно большоезначение выходного напряжения, Вэтом случае имеет место Оьж = ,0,1"0,3 В,Режим работы МДП-транзисторов 3 и4 по постоянному току задается делителем напряжения на регулируемомрезисторе б и МДП-транзисторе 7.Инвертор напряжения на МДП-транзисторах 8 и 9 осуществляет согласованиеМДП-транзистора 3 с выходом делителянапряжения. Для получения нелинейнойзависимости выходного напряжения,имеющей экспоненциальный характер,используется источник тока на МДП"транзисторе 5, управление которымосуществляется обратной связью черезинвертор напряжения на МДП-транзисторах 10 и 11.Для Л7 обеспечивается А)0и О-Ч)0, С ростом .температуры потенциал на клемме 14 падает, МДПтранзистор 10 открывается, а напряжение на его стоке относительношины 13 возрастает. Это возрастаниенапряжения передается ко входу источника тока на МДП-транзисторе 5и .тем самым увеличивается токдДалее наблюдается еще больший ростпараметра А, что обуславливает нелинейность напряжения на выходеустройства с экспоненциальным характером. Коэффициент наклона экспоненциальной характеристики изменяетсяс помощью регулируемого резистора б.Предлагаемый температурный функциональный преобразователь можноиспольэовать в различных целях интегральной микроэлектроники при компенсации температурных зависимостейразличных радиокомпонентов, где необходимо малое потребление энергии отисточников питания. Преобразовательпотребляет ток в диапазоне от 10 "до 10"б А,Формула изобретенияТемпературный функциональный преобразователь , содержащий два усилительных каскада на МДП-транзисторах, у которых истоки соединены с под883762 Составитель Л, МорозовГ. Вол ко ва Техред И, Асталош Корректор М. Кост дак ираж 735 Подпи снГосударственного комитзта СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. Заказ 10217/67 Т ое ВНИИПИ по д 1130 35, М 4/5Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 ложками, а стоки - с затворами, первый источник тока, установленныймежду стоком одного иэ МДП-транзисторов, подключенным к выходной клемме преобразователя, и первой шинойисточниКа питания, связанной со стоком другого МДП-транзистора, второйисточник тока, установленный междуобъединенными истоками обоих МДПтранзисторов и второй шиной источника питания, делитель питающего напряжения, выход которого через инвертор напряжения соединен со входом первого источника тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональныхвоэможностей, в него введены инвер-,тор напряжения и третий источниктока, причем вход инвертора напряжезия подключен к клемме соединенияпервого источника тока со стокомсоответствующего МДП-транзистора,а выход - ко входу третьего источника тока, установленного параллель-но второму источнику тока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 101709, кл. 6 01 И 17/06, 19532, ТвИ 1 Юв Э,Р ОВгов й.%. А 5 М 05 чоВЪсщв геУегеюсев. - ф ЭЕЕЕ Хоогг ай", 1978,чой, ВС-Ъ,йб,15 р,р, тю 4- тъ,