Схема моста с полупроводниковым датчиком температуры

 

№ 131923

Класс 42i, 7о1

СССР

Подписная группа ЛВ 171

Е. Е. Юдин

СХЕМА МОСТА С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ ДАТЧИКОМ

ТЕМПЕРАТУРЫ

Заявлено 19 февраля 1960 г. за № 655582/26 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 18 за 1960 г.

Известны схемы моста с полупроводниковыми датчиками температуры, питаемые от источника постоянного тока, собранные на полупроводниковых триодах, с двумя плечами, образованными активными сопротивлениями. включенными в эмиттерные цепи триодов, составляющих два других плеча, с измерительным прибором, включенным в диагональ между активными сопротивлениями и триодами.

Предлагаемая схема моста отличается от известных включением в два его плеча госледовательно по дополнительному триоду, что позволяет повысить чувствительность устройства.

Принципиальная схема предлагаемого моста изображена на чертеже.

Схема питается от источника постоянного напряжения.

Два плеча мостовой схемы составлены из последовательно включенных плоскостных триодов 1 и 2 (одно плечо) и триодов 3 и 4 (второе плечо). Два других плеча образованы активными сопротивлениями 5 и б, включенными в эмиттерные цепи триодов. В диагональ моста между активными сопротивлениями и эмиттерами триодов двух смежных плеч включен измерительный прибор 7. Полупроводниковое термосопротивление 8 (термистор), являющееся датчиком температуры, включено между базой триода 1 и плюсом источника питания, образуя вместе с сопротивлением 9 делитель, питающий базу указанного триода.

Схема работает следующим образом.

При какой-то вполне определенной температуре мостовая схема уравновешена и ток через измерительный прибор не идет. Начальные токи триодов уравновешиваются сопротивлением 10 (установка нуля).

При изменении измеряемой температуры сопротивление термистора также будет изменяться, увеличивая или уменьшая ток, протекающий через плечо моста, составленного из последовательно включенных плоскостных триодов 1 и 2. Изменение тока, в свою очередь, вызовет разбаланс № 131923 моста. Величина азбаланса зависит от изменения величины сопротивления термистора, то есть, в конечном счете, от температуры, которая и отмечается измерительным прибором.

С целью расширения температурного диапазона работы схемы между точками 11 и 12, а также 13 и 14, целесообразно включить активное сопротивление (для большего расширения температурного диапазона возможно включение между этими токами термистора с отрицательным коэффициентом в сочетании с активным сопротивлением) . При этом необходимо иметь ввиду, что включение слишком большого сопротивления не улучшит температурной стабилизации, а слишком малого— уменьшит чувствительность схемы. Для дальнейшего расширения температурного диапазона рационально применение кремниевых триодов.

Включение сопротивлений 5 и б в эмиттерные цепи триодов улучшает линейность шкалы измерительного прибора за счет сильной отрицательной обратной связи, создаваемой этими сопротивлениями и сопротивлением 15. Кроме того, как известно, отрицательная Обратная связь улучшает температурную стабилизацию схемы. Предлагаемое последовагельное включение триодов резко увеличивает чувствительность мостовой схемы. Действительно, коэффициент усиления одного плоскосгного триода в схеме с общим эмиттером определяется формулой

b,= —, а

1 — а, коэффициент усилен1 я двух последовательно включенных полупроводHHKoBb!x триодов (составного триода) равен

1 1сост = bl b (1 — а,) (1 — а.,)

Кроме того, увеличивастся и входное сопротивление со стороны базы составного триода.

Известно, что входное сопротивление эмиттерного повторителя (плечи моста с полупроводниковыми триодами можно рассматривать в первом приближении как эмиттерные повторители) выражается формулой

Рэ — = R, b, для одного триода и формулой

1 д Л >cocT --. = P,„,.b., =- Я, b, b для составного триода (R, — сопро1 — аэ тивление в цепи эмиттера). Наличие высокого входного сопротивления увеличивает точность измерения температуры.

Возможен второй вариант построения предлагаемой схемы моста, по которому плечо со стороны источника питания содержит лишь один . р иод.

Предмет изобретения

Схема моста с полупроводниковым датчиком температуры, питаемая от источника постоянного тока, собранная на полупроводниковых триодах, с двумя плечами, образованными активными сопротивлениями, включенными в эмиттерные цепи двух триодов, составляющих два других плеча, с измерительным прибором, включенным в диагональ между активными сопротивлениями и триодами, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности схемы, в ее gâà плеча включены последовательно по дополнительному триоду.