Чувгпшптель пая пара транзшгго ров типа МАТ ОШ

1г1лп111/1\

llUllldhlil

Р,7/1

15В 1

-15 В

Дифференциальный усилитель и источ нипи тока

WmB/K

Чувсглвшпель ная пара

транзисторов типа МАТ-ОШ

+1SB

Дифференциальный усилитель а источника тока

Биполярный дифферрнциаль -ный вольтметр на 2 1/2 знака

На вольтметре отображается значение

"С Е,В -SS = 0,SS гS = 0,2S ins1,25 Цифровой термометр, damuiuu попазания в градусах Цельсия

8-разрядный АЦГГ С

однополярныма входными сигналами от О до SB

МЗР20,мВ--2К

°С К Е,В -55=218 = 2,18 +25 = 298 = 2,98 *125 = 398= 3,98 Двончно-подированные отсчеты температуры, разрешение 2°С

Рис. 10.4(6).

<>; ?

Чувствительная пара

транзисторов типа MAT-OW

Дифференциальный усилитель и источ нипи тока

/0-разрядный

АЦП с однополярными входными сигналами от О до 5 В, /ИЗР5мВ0,5К

"О К F,S--SS= 21S = S,IS -25 = 298 = 2,38 -1-125 = 338 = 3,98 Двоично-кодированные отсчеты температуры, разрешение 5"

fOMBjh

где c=ln 2=0,6931; К - постоянная Больцмана; Т - температура по Кельвину, К. Далее уравнение можно упростить:

ДУбз = (адГ. (10.18)

В скобки заключены константы. Таким образом получается, что напряжение база-эмиттер зависит только от температуры по Кельвину. Значение константы равно

с/С 0,6931-1,38-10-3 Дж/К /1Л10\

1,67-10-1« Кл ~

= 57,28 мкВ/К. (10.20)

Следовательно, можно записать

ДУбз/Г = 57,28 мкВ/К. (10.21)

Это соотношение позволяет сконструировать законченный прибор для измерения температуры на основе согласованной пары монолитных транзисторов, пары источников постоянного тока величиной / и 2/ и операционного усилителя. [Авторы [1] использовали значение 59,73 мкВ/К, которое соответствует отношению токов, равному 2,06, а не 2,0.] На рис. 10.4 показан пример прибора, выпускаемого фирмой PMI. Этот прибор измеряет температуру в диапазоне от 218 до 398 К (от -55 до +125°С). При использовании экранированного провода часть прибора (пара транзисторов) может быть удалена от его электронной части на расстояние до 30,5 м. В качестве чувствительной пары хорошо использовать ИС типа МАТ-01Н, обеспечивающую чрезвычайно высокую степень согласования. Аналогично в качестве пары источников тока выбрана ИС типа MAT-01G.

Ток / установлен равным 5 мкА, тогда 21 составит 10 мкА. Эти токи регулируются с помощью согласованной пары Q2. Базы и Q2B смещены за счет одной и той же резистивной схемы делителя напряжения, а соответствующие коллекторные токи устанавливаются за счет собственных эмиттерных резисторов. В идеальном случае при отношении токов 2: 1 отношение сопротивлений должно быть 1 : 2, но на практике мы сталкиваемся с тем, что приходится подстраивать одну из составляющих отношения для обеспечения его точности. В связи с этим резистор с сопротивлением 200 кОм, входящий в состав сдвоенного источника постоянного тока, делается переменным с диапазоном регулировки от 180 до 230 кОм. В чувствительной паре Qi два коллектора и две базы соединены с землей. Соответствующие эмиттеры соединены со входами операционного усилителя и с источником постоянного тока.

Калибровка

1. Включите устройство и дайте ему прогреться в течение

5 мин.

2. Закоротите вход операционного усилителя.

3. Отрегулируйте смещение так, чтобы напряжение на входе было равно нулю (±10 мВ).

4. Подождите еще 10 мин, в течение которых усилитель стабилизируется.

5. Проверьте, как отрегулировано смещение; если необходимо, проведите повторную регулировку.

6. Устраните короткое замыкание на входе операционного усилителя; поместите чувствительный элемент в известные температурные условия. Это может быть комнатная температура или водяная ванна со стабилизированной темпе-)атурой.

7. Подождите 2 мин.

8. Отрегулируйте (отнощение) так, чтобы получить необходимое выходное напряжение, обусловленное измеряемым значением температуры. Для проведения этой регулировки хорощую температурную обстановку создает комнатная температура, так как ее значение приходится примерно на середину диапазона и его можно измерить с достаточной степенью точности и другими средствами.

Отметим, что масштабный коэффициент выхода составляет у нас 10 мВ/К. Благодаря этому легко отображать абсолютную температуру (по шкале Кельвина), для этого можно использовать простой цифровой вольтметр.

Отображение по шкале Цельсия (стоградусной) осложняется введением схемы, необходимой для преобразования:

К = °С+273, (10.22)

°С = К-273. (10.23)

Если вы не сможете придумать соответствующую цифровую схему, можете воспользоваться простым операционным усили-

+ XI

Рис. 10 5. Датчик положения X-Y,