Устройство для температурной компенсации датчиков холла

(22)Заявлено 51)М. Кд, 0 01 й 33/06 23.02.81(ем заявя М 250382/18-21 с ярисоедиие Йе 3 аараееевй кемпет СССР вв авен кзебретевй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНО КОМПЕНСАЦИИ ДАТЧИКОВ ХОЛЛА Изобретение относится к магнито= измерительной технике и может быть использовано для измерения постоянных и переменных магнитных полей в щироком диапазоне температур.По основному авт.св. И 883816 известно устройство для температурной .компенсации датчиков Холла, содержащее генератор, регистрирующий прибор, два усилителя, резистор, подключен ный к входу второго усилителя, два оптрона, подключенные к выходу второго усилителя и цепь компенсации напряжения разбаланса датчика, связан:ную с выходом второго оптрона, в ко" тором на датчике создан барьерный переход, а само устройство дополнитель-.но снабжено третьим и четвертым усилителями, детектором, источником эталонного напряжения .третьим оптроном и высокочастотным генератором, нагруженным на барьерный переход, и резистор 1,1 1. Однако данное устройство имеет не,достаточную температурную компенсацию.Цель изобретения - повышение точности температурной компенсации,Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее датчикХолла, на .котором выполнен барьерныйпереход, генератор постоянного токаи высокочастотный генератор, цепькомпенсации напряжения разбалансадатчика, четыре, усилителя, регистрирующий прибор, три оптрона, детектор,источник эталонного напряжения, ре"зистор и фильтр нижних частот, причем и генератор постоянного тока нагруженна датчик и резистор, первый и второйоптроны подключены к выходу второгоусилителя, первый резистор соединенвходом второго и третьего усилителя, 2 в выход первого оптрона через выходнуюцепь третьего оптрона подключен квыходу первого усилителя, выход второ.го оптрона связан с цепью компенсации30 3 99133 напряжения раэбаланса датчика, третий усилитель, детектор, четвертый усилитель, фильтр нижних частот и третий оптрон соединены последовательно, источник эталонного напряжения подключен к второму входучетвертого усилителя,его вход нагружен на третий оптрон,выходкоторого связан с вторым вхо дом и выходом первого усилителя и с вторымоптроном,входы третьего усилите ля подключены к второму входу второго усилителя и к третьему оптрону,а барь" ерный переход связан с выходом высокочастотного генвратора, дополнительно снабжено вторым источником эталонного 15 напряжения и коммутатором, через кото. рый источники эталонного напряжения подключены к второму входу четвертого усилигеля, а также последователь-, но соединенными разделительным конденсатором, выпрямителем и сглаживающим фильтром, соединяющими фильтр нижних частот с третьим оптроном,На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство для температурной компенсации датчиков Холла содержит датчик 1 Холла, генератор 2 постоянного напряжения, регистрирующий прибор 3, в качестве которого используется вольтметр переменного тока, усилитель 4 ЭДС Холла, содержащий цепь . регулировки коэффициента усиления усилителя, состоящую из выходных сопро тивлений оптронов 5 и 6. Вход оптрона 35 6 совместно с входом оптрона 7 служат нагрузкой вспомогательного усилителя 8 разносгного сигнала между падением напряжения на,резисторе 9, включенном последовательно в цепь питания датчи ка 1 и опорным напряжением с резистора 10, Регулируемый источник 11 напряжения нагружен на делитель, содер- жащий резистоР 12 и выходное сопротив ление оптрона 7, причем выход делите ля включен поСледовательно в выходную цепь датчика 1, Барьерный переход 13 и последовательно включенный ему резистор 9 является нагрузкой высокочастотного генератора 14. 50Высокочастотная составляющая падения напряжения на резисторе 9 усиливается усилителем 15 переменного напряжения, выход которого связан через детектор 16 с дифференциальным усили- Б телем 17. Второй вход усилителя 17 связан с коммутатором 18, источниками 19 и 20 эталонных напряжений, Вы 9 4ход усилителя 17 нагружен на барьерный переход 13 и через фильтр 21 нижних частот, разделительный конденсатор 22, выпрямитель 23 и сглаживающийфильтр 24 на оптрон 5.Устройство работает следующим образом.При начальной температуре Т датчика 1 и рабочем напряжении 00 генератора 2 под воздействием падения напряжения на резисторе 9 и опорногонапряжения, снимаемого с резистора 10,на выходе усилителя 8 существует сиг-.нал, величина которого изменением опор-ного напряжения устанавливается такимобразом, чтобы рабочие точки оптронов6 и 7 находились на линейных участкахпередаточной характеристики. Изменяянапряжение регулируемого источника 11,можно добиться, чтобы падение напряжения на резисторе 12 было равно по величине и противоположно по знаку паразитному нулевому напряжению разбалансадатчика,Компенсация напряжения температурного раэбаланса происходит следующимобразом.При отклонении температуры от Твизменение входного сопротивления датчика 1 последовательно изменяет падениенапряжения на резисторе 9, выходное напряжение вспомогательного усилителя8, выходное сопротивление оптрона 7и величину компенсирующего напряженияна резисторе 12. Так как температурный дрейф резистивной составляющейнулевого сигнала полностью отсутствует, а изменение напряжения раэбалансаи компенсирующего напряжения обусловлены одной и той же причиной, а имен.но изменением удельного сопротивлениято это обеспечивает большую точностьтемпературной компенсации.Температурная нестабильность ЭДСХолла приводит к изменению чувствительности датчика , что при неизменном коэффициенте усиления усилителяК искажает результаты измерения. Длякомпенсации температурной нестабильности изменение напряжения на резисторе 9 преобразуется аналогично описанному выше в изменение выходного сопротивления оптрона 6, что, в свою очередь, изменяет параметры цепи регулировки коэффициента усиления усилителя 4 и изменяет величину К.Изменение величины К при этом оказывается обратно пропорциональным не5 99133 температурному изменению подвижности а температурному изменению проводимости.Для повышения точности необходимо исключить влияние температурного изменения концентрации на изменение . коэффициента усиления усилителя 4. Для этого на цепь, состоящую из емкости барьерного перехода 13 и резистора 9, подается высокочастотное на О пряжение от генератора. 14. Напряжение с резистора 9 подается на усилитель 15 переменного напряжения и детектор 16.Постоянное напряжение с.выхода де" тектора О, уровень которого оказывает 35 ся пропорцйональным емкости барьерногс церехода 13, подается на первый вход дифференциального усилителя 17, на вто рой вход которого через коммутатор 18 подается эталонное напряжение, напри оф мер, О от источника 19. При 0= Ц, на выходе усилителя 17 существует напряжение Ос, смещающее переход в обратном направлении и соответствующее его емкости Со при температуре Те. При 2 отклонении температуры от Тв на величину дТ температурная генерация носителей заряда в полупроводнике вызывает изменение емкости на величину Ь а напряжения 0 - на величину ЬО, Зв Увеличение напряжения смещения, рав- . ное ЬОсм, уменьшит емкость на величину дС", причем выполняется равенство лС = -ЬС . Таким образом, эта часть устройства работает как стаби- зз лизатор емкости барьерного перехода 13, Изменяя О, можно задавать величину Со . В этих условиях изменение на. 9 бпряжения смещения оказывается пропорциональным изменению концентрации носителей в.полупроводнике. Так как выходное напряжение дифференциальногоусилителя 17 подается также на входоптрона 5, то изменение его выходногосопротивления изменяет параметры цепирегулировки коэффициента усиления усили.теля 4 таким образом,чтобы соответствующее изменение коэффициента усиления компенсировало ту часть изменениякоэффициента усиления при введениикоррекции по изменению .проводимости,которая соответствует изменению концентрации носителей заряда в полупро-воднике. формула изобретения Устройство для температурной компенсации датииков Холла по авт. св. К 883816, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности температурной компенсации, оно дополнительно снабжено вторым источником эталонного напряжения и коммутатором, через который источники эталонного напряжения подключены к второму входу четвертого усилителя, а также последовательно соединенными разделительным конденсатором, выпрямителем и сглаживающим фильтром, соединяющими фильтр нижних частот с третьимоптроном. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 883816, кл. 6 О 1 й 33/06, 1980.991339 Составитель Е.Даниз Техред И. ТеперВЮВФФ ВТираж 708ПИ Государственного комиделам изобретений и отк