Транзисторный термодатчик

Транзисторный термодатчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗО БРЕТ ЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕДЬСТВУ

0i) 600403

Союз Советских

Социалистических

Реслублкк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.01.74 (21) 1996009/18-10 (51) М. Кл.- 6 01К 7j16

G 01К 7/24 с присоединением заявки №2014471/18-10 и № 2020726/18-10 (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло лелем изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания OG.O4.78 (53) УДК 536.53(088.8) (72) Авторы изобретения

И. Б. Фогельсон, М. Л. Крецер и С. М. Стернзат

Агрофизический научно-исследовательский институт (71) Заявппгсль (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ ТЕРМОДАТЧИК

Изобретение относится к области приборостроения, а более конкретно к устройствам для измерения и регистрации температуры с помощью транзисторных термочувствительных элементов.

Известен транзисторный термодатчик, в котором в качестве термометрического параметра используются температурные характеристики прямого напряжения эмиттер-база (1).

Недостатком этого датчика является относительно низкая чувствительность.

Известны также транзисторные термодатчики, выполненные в виде многоэмпттерной транзисторной структуры, все эмиттерные переходы которой включены в прямом направлении через регистрирующий прибор (2). Однако этот термодатчик требует специальной технологии изготовления, не обеспечивает высокой чувствительности по напряжению и достаточной стабильности температурных характеристик.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является транзисторный термодатчик, содержащий ряд последовательно соединенных транзисторов, источники прямого и запирающего смещения, включенные последовательно, и измерительную схему (3).

В этом термодатчике последовательно соединенными являются эмиттер-коллекторные переходы, а базы и коллекторы каждого пз транзисторов и эмиттер первого транзистора соединены через резисторы с соответствующими полюсами источников смещения.

Для такого термодатчика характерны суще5 ственная нелинейность температурной характеристики, а также недостаточныс стабильность и идентичность характеристик.

Нелинейность характеристики датчика об.ьясняется тем, что транзисторы в нем при пз10 менении температуры работают поочередно и при переходе от одного к другому не удается сохранить постоянную чувствительность, т. е. получить линейную характеристику.

Недостаточные стабильность н идентичность

15 характеристик определяются тем, что в цепях баз последовательно включены резисторы, и базовый ток, являющийся наиболее нестабильной частью тока транзистора, дает существенный вклад в общий сигнал, поступающий

20 в измерительную схему.

Цель изобретения — повышение линейности и стабильности характеристик термодатчика.

Это достигается тем, что в предлагаемом

25 транзисторном термодатчпке все эмиттер-базовые переходы транзисторов включены последовательно коллекторы всех, кроме Л последних "ðàíçèñòîðîâ,,подключенных к источнику запирающего смешения, соединены с

30 эмиттерамп следующих за ними через Л =1

600403 г

2О

ЗО

65 транзисторов, эмиттеры N первых транзисторов подключены через резисторы к источнику прямого смещения, а эмиттср первого транзистора сосдннсн с одним из входов измерительной схемы, второй вход когорого подключен к базе последнего транзистора н общей точке источников смещения, что меньше числа IIocледовательно соединенных транзисторов.

Для увеличения мощности выходного сигнала датчик снабжен по крайней мере одним транзистором, эмиттер которого через резистор, а коллектор непосредственно подключены к соответствующим полюсам источников смещения, »рнчем база транзистора соединяется с эмнттером первого транзистора датчика, а эмнттср с одним из входов измернтсльНОй Сwe»I»I.

На фиг. 1 показана схема транзисторного термодатчнка для Х=2 и общего числа транзисторов, равного пяти; на фиг. 2 — схема транзисторного датчика с дополнительной группой из двух транзисторов.

Транзисторный термодатчик состоит из последовательно соединенных транзисторов 1 — 5.

База каждого из транзисторов, кроме последнего, соединяется с эмиттером последующего.

База последнего транзистора 5 подсоединяется к общей точке источников смещения 6 и 7, коллекторы всех транзисторов, кроме N послед»их, соединены с эмиттерами следующих за ними Л =1 транзисторов. Например, при

Х=2 соединение производится через один транзистор, т. е. коллектор первого соединяется с эмиттером третьего, коллектор второго — с эмиттером четвертого. При Л1=3 соединение идет через два транзистора и т. д.

Коллекторы последних транзисторов 4 и 5 соединены с источником 6 запирающего смещения. Эмиттеры первых N транзисторов 1 и 2 через резисторы 8 и 9 подсоединены к источнику 7 прямого смещения. Измерительная схема 10 связана с базой последнего транзистора 5 и эмиттером первого транзистора 1.

Возможно выполнение схемы транзисторного термодатчика, у которого эмпттерные резисторы второго, третьего и т. д. из первых Л транзисторов подключены к источнику 7 через резистор 8 транзистора 1, а коллекторы последних N транзисторов 4 и 5 подключены к базе последнего транзистора 5.

В транзисторном датчике (см. фиг. 2) в начале цепочки у транзисторов 1, 2, 3, 4, 5 устанавлива1отся дополнительные транзисторь!

11 и 12. Их коллекторы подсоединяются непосредственно к источнику 6 запирающего напряжения или базе последнего транзистора 5, эмиттеры через резисторы 13 и 14 — к источнику 7 прямого смещения, а один из выходов измерительной схемы 10 к эмиттеру тран",èстара 11.

Транзисторный термодатчик (фиг. 1) работает следующим образом.

От источника 7 прямого смещения задается при помощи резистора 8 ток эмиттера транзистора 1 (первого из И=1), выходя из коллектора, о!! попадает в эмиттер следующего за ннм «с11с У=1 транзистора 3, затем в эмиттср > и отбирается с е! о коллектора !!сточнпком 6 запирающего смещения. TQK другого из Л транзисторов (sp;I»знстора 2) задается резистором 9 и, проходя через эмиттер транзистора 4, выводится через его коллектор.

Аналоги!»о протекают токи через транзисторы и при N=2.

При изменении измеряемой температуры изменяется величина падения напряжения»а эмиттер-базовых переходах транзисторов 1, 2, 3, 4, 5, и тсрмочувствительный сигнал, сш!масмый между эмиттером транзистора 1 и базой !P»»3IICTOP cl ), НОД!! TCSI Н!l ПЗМСР JI1 СЛ !з!11 !О схему 10.

Работа тсрмодатчпка»оказанного на фиг. 2, заключается в следующем.

Для увеличения отбираемой от термодатчи«а мощности без увеличения тока, протекающего по основной группе транзисторов 1, 2, 3, 4, 5 коллекторы транзисторов 11 и 12 непосредственно подключены к источнику 6, т. с. ток транзисторов 11 и 12 выведен из термодатчика. При этом ток транзисторов 11 и 12 можно сделать значительно большим, чем ток основной группы транзисторов 1, 2, 3, 4, 5, где желателен небольшой ток, так как при этом оптимизируются многие параметры тсрмодатчика. Благодаря подключению измерительной схемы 10 между эмиттером транзистора 11 и базой транзистора 5 величина тока, поступающего в измерительную схему 10, оказывается большой.

Термометрическим параметром термодатчика является сумма падений напряжения на эмиттер-базовых переходах всех транзисторов, а ее изменение с температурой (чувствительность) приблизительно равно 2,5.К мВ/град, где К вЂ” число транзисторов. Например, при

К=40 чувствительность достигает 100 мВ/

/град. При использовании в качестве измерительной схемы моста, отклонения от нелинейности в диапазоне 100 град. может быть меньше 0,1 Из схемы соединения следует, что каждый из транзисторов, входящих в термодатчик,, р",áîòàåò во всем интервале температур.

Конструктивно термодатчик может выполняться как из отдельных транзисторов, так и в виде единой интегральной схемы, что особенно выгодно при большом числе переходов.

Эмиттерные резисторы могут находится как в корпусе термодатчика, так и вне. Таким образом, последовательное соединение эмиттербазовых переходов в сочетании с соединением коллекторов описанным выше способом и работа каждого из транзисторов во всем диапазоне температур позволяет получить высокую чуBcTBHTcëüíîñòü, почти не меняющуюся в рабочем диапазоне.

В прсллагаемом термодатчике отсутствуют резисторы в цепях баз транзисторов, что позволяет обеспечить высокую стабильность и

600403

5 идентичность характеристик различных образцов.

Формулы изобретения

1. Транзисторный термодатчик, содержащий ряд последовательно соединенных транзисторов, источники прямого и запирающего смещения, включенные последовательно, и измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности и стабильности характеристик датчика, все эмиттер-базовые переходы транзисторов включены последовательно, коллекторы всех, кроме N последних транзисторов, подключенных к источнику запирающего смещения, соединены с эмиттерамп следукпцпх 3а ними через N=1 транзисторов, эмиттеры N первых транзисторов подключены через резисторы к источнику прямого смещения, а эмиттер первого транзистора соединен с одним пз входов измерительной схемы, второй вход которой подключен к базе последнего транзистора п обгцей точке псточппков смещения, где Л меньше числа последовательно соединенных транзисторов.

2. Транзисторньш термодатчик по п. 1, о т5 лича ющийся тем, что, с целью увелпчсчия мощности выходного сигнала датчик снабжен по крайней мере одним транзистором, эмиттер которого через резистор, а коллектор непосредственно подключены к cooTBcтствую10 щим полюсам источников смещения, причем база транзистора соединяется с эмиттсром первого транзистора датчика, а эмиттер с одним из входов измерительной схемы.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ¹ 154110, кл. G 01D 23!19, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР № 361398, кл. G 011 7/22, 1971.

20 3. Авторское свидетельство СССР № 254137, кл. G 01K 7, 24, 1968.

600403

Составитель Н. Никитин

Тскрсд H. Рыбкина

Корректор Н, Федорова

Редактор А. Осочников

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 417/16 Изд. № 372 Тираж 892

I-IIIO Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4!5