CS273667B1 - Connection for transistor difference stage's temperature dependence compensation - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti tranzistorového rozdílového stupně,

Tranzistorový rozdílový stupeň je takové zapojení jednoduchých nebo sdružených aktivních tranzistorových prvků, které umožňuje získat na výstupu vstupní signál úměrný přímému nebo zesílenému rozdílu dvou vstupních signálů. Nejjednodušší rozdílový stupeň lze sestavit pauzo z jednoho tranzistoru s pracovním rezistorem v kolektorovém obvodu. Přivede-li sc u takto provedeného rozdílového stupně jedno vstupní napětí do báze tranzistoru a druhé do jeho emitoru, bude výstupní napětí na pracovním rozistoru v kolektorovém obvodu úmčrno rozdílu obou vstupních napětí. Nevýhodou tohoto jednoduchého stupně je malé zesílení rozdílového signálu a velká teplotní závislost výstupního napětí.

Lepších výsledků se dosáhne symetrickým rozdílovým stupněm, sestaveným ze dvou tranzistorů se společným emitorovým rezistorem, respektive společným zdrojem stálého proudu pří současném umístění obou tranzistorů ve společném chladiči, popřípadě provedením rozdílového stupně jako integrovaný obvod ns společné polovodičové destičce nepatrných rozměrů, kde je zaručena stejná teplota všech prvků. I přes takto technicky dokonalá provedení vykazují symetrické rozdílové stupně nicméně malou zbytkovou teplotní nevyváženost výstupního napčtí, které se znatelně uplatní při milivoltových vstupních signálech. Uvedený teplotní drift jo způsoben napěíovou a proudovou nesymetrií vstupů, □osud známá zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti tranzistorových rozdílových stupňů využívají kombinace aktivních a pasivních prvků, připojených na vstupní obvody a zdroje napájecího napětí. Nevýhodou takto uspořádaných kompenzačních zapojení je však snížení vstupního odporu rozdílového stupně, zvýšení citlivosti na změny napájecího napětí, malý teplotní rozsah jejich činnosti a snížení činitele potlačení součtového signálu.

Dosud nejlepší teplotní stability rozdílových stupňů bylo dosaženo modulátorovými o obvody, popřípadě zapojením s automatickým nulováním. Nevýhodou těchto zapojení je jejich složitost, poměrně vysoká cena, velké prostorové nároky a omezený kmitočtový rozsah přenosu .

Odstranění uvedených nevýhod dosud známých zapojení tranzistorových rozdílových stup nů řeší zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti tranzistorového rozdílového stupně podle vynálezu, které sestává ze dvou aktivních prvků napojených na jedné straně přes společný zdroj stálého proudu na záporný, popřípadě kladný pól napájecího zdroje a na druhé straně přes alespoň jodnu dvojici pracovních rezistorů na kladný, popřípadě záporný pól napájecího zdroje, kde mezi aktivními prvky a příslušnými pracovními rezistory jsou vyvedeny výstupní svorky, ůoho podstata spočívá v tom, že mezi kladným pólem napájecího zdroje, popřípadě záporným pólem napájecího zdroje a prvním pracovním rezistorem prvního aktivního prvku je zařazena paralelní kombinace teplotně závislého rezistoru s linearlzafiním rezistorem, zatímco mezi kladným pólem napájecího zdroje, popřípadě záporným pólem napájecího zdroje a druhým pracovním rezistorem druhého aktivního prvku je zařazen vyvažovači rezistor.

Při alternativním provodění zapojeni podle vynálezu je možno k prvnímu a druhému pracovnímu rezistoru sériově připojit první a druhý přídavný pracovní rezistor, přičemž' jak paralelní kombinace teplotně závislého rezistoru s linearizačním rezistorem, tak i vyvažovači rezistor jsou k prvnímu a druhému pracovnímu rezistoru, popřípadě jen k prvnímu a druhému přídavnému pracovnímu rezistoru, napojeny vždy paralelně přes vlastní první a druhý sériový rezistor.

Předností zapojení podlo vynálezu ve srovnání s dosud známými způsoby kompenzace teplotní závislosti tranzistorového rozdílového stupně je, že nesnižuje vstupní odpor rozdílového stupně a je schopno provozu při libovolném napájecím napětí a jeho změnách boz vlivu na posuv nuly výstupního napětí a činitele potlačení součtového signálu v širokém rozsahu provozních teplot. 3e možno s ním dosáhnout téměř nulového ..posuvu nuly

CS 273 667 01 výstupního napětí jako u stupňů s modulačními moduly s automatickým nulováním, a to při zachování jednoduchosti původního zapojeni, nízkých pořizovacích nákladech a nesníženém kmitočtovém rozsahu přenosu. Zapojení klade taká minimální nároky na stavební prostor, což platí zejména při použití u integrovaných rozdílových stupňů s vyvedenými body pro kompenzaci napěťové nesymetrie vstupů. „

Příkladné zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti tranzistorového rozdílového stupně podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je schéma zapojeni rozdílového stupně se sériovým zapojením teplotně závislé paralelní kombinace s pracovním rezistorem v kolektorovém obvodu jednoduchého aktivního prvku, na obr. 2 je schéma zapojení rozdílového stupně so sériovým zapojením teplotně závislé paralelní kombinace s pracovním rezistorem v emitorovém obvodu sdruženého aktivního prvku, na obr. 3 jo jiný příklad kompenzačního zapojení s paralelním připojením teplotně závislé paralelní kombinace a sériového odporu k pracovnímu rezistorů nebo jen joho části v koloktorovém obvodu jodnoduchého aktivního prvku a na obr. 4 je další varianta kompenzačního zapojení s paralelním připojením teplotně závislé paralelní kombinace a sériového rezistorů k pracovnímu rezistorů nebo jen jeho části v emitorovém obvodu sdruženého aktivního prvku.

V příkladném zapojení podle obr. 1· jo znázorněn teplotně komponzovaný tranzistorový rozdílový otupoň oootovený zo dvou jednoduchých Aktivních prvků 1, 2, připojených omitorovými obvody přes společný zdroj stálého proudu ID na záporný pól napájecího zdroje 14.. Uvě vstupní napětí, jejichž rozdíl so má určit, Jsou přivedeny na první vstupní svorku £ u druhou vstupní svorku £ s jojíoh rozdíl jo vyveden mozl první výotupní svorkou U, a druhou výotupní svorkou 12. Podle znaménka zbytkového teplotního driftu výstupního napětí popsaného stupně a potilo znaménka teplotního tiouftlniteln odporu teplotně závislého rozlstoru £ Jo do sdrio mozl kludným polom napájecího zdroje 13 a prvním pracovním rezietorom £ v kolektorovém obvodu prvního aktivního prvku £, popřípadě druhým pracovním rozisto rem 6. v obvodu druhého aktivního prvku 2. zapojena paralelní kombinace teplotně závislého rezistorů £ a linearizačního rezistorů 7. Podobně je v kolektorovém obvodu druhého aktivního prvku 2, popřípadě prvního aktivního prvku £ zapojen do série mezi kladným pólem napájecího zdrojo 13 o druhým pracovním rezistorem 6, popřípadě prvním pracovním roziotorem £ vyvažovači rezistor 8. stejné velikosti, jakou má výsledná hodnota odporu teplotně závislé paralelní kombinace při vztažně teplotě.

Zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti tranzistorového rozdílového stupně v uspořádání podle obr. 1 pracuje takto: Jestliže má kupříkladu první aktivní prvek £ větší teplotní závislost kolektorového proudu než druhý aktivní prvek 2, zapojí se do série mezi první pracovní rezistor £ a kladný pól napájecího zdroje 13 paralelní kombinace teplotně závislého rezistorů £ se záporným součinitelem odporu a linearizačního rezistorů £ s takovou teplotní závislostí výsledného odporu, aby byl vykompenzován zbytkový teplotní drift výstupního napětí rozdílového stupně. Do série s druhým pracovním rezistorem £ se potom zapojí vyvažovači rezistor 0. pro vynulování výstupu. Jestliže je tomu naopak a první aktivní prvek £ vykazuje menší teplotní závislost než druhý aktivní prvek 2., zapojí se uvedená teplotně závislá kombinace paralelní do série s druhým pracovním rezistorom £, Z uvedeného je zřejmo, že vhodnou velikostí hodnot teplotně závislé paralelní kombinace lze dosáhnout dokonalého vykompenzování teplotní závislosti výstupního napětí rozdílového stupně. Zapojení je vhodné pro rozdílové stupně sestavené z diskrétních prvků. ‘

Na obr. 2 je znázorněno zapojení teplotně kompenzovaného tranzistorového rozdílového stupně se dvěma sdruženými aktivními prvky. Jde v podstatě o obdobu zapojení podle obr. 1, teplotně závislá paralelní kombinace, sestavená z rezistorů £ a £, je zde však zapojena do série mezi záporný pól napájecího zdrojo 14 a pracovní rozistor £ prvního aktivního prvku £. Alternativně je opět možno zapojit teplotně závislou paralelní kombiCS 273 667 Bl nnci mozi záporný pól napájecího zdrojo 14 a pracovní rezistor 6 druhóho.aktivního prvku 2. V obou případech jo potom v omitorovóm obvodu protilehlého aktivního prvku zapojen vyvažovači rezistor 0.

V zápůjční tranzistorového rozdílového stupně s teplotní kompenzací podle obr. 3 jo teplotně závislá paralelní kombinace připojena paralelně přes první sériový rezistor Γ7k prvnímu pracovnímu rezistoru 5, popřípadě jen k prvnímu přídavnému pracovnímu rezistoru v kolektorovém obvodu prvního jednoduchého aktivního prvku Současně je paralelně k druhému pracovnímu rezistoru 6., popřípadě jen k druhému přídavnému pracovnímu rezistoru připojen vyvažovači rezistor 0. přes druhý sériový rezistor 18.

Jiný příklad zapojeni teplotní kompenzace tranzistorového rozdílového stupně je zřejmý z obr. 4: Teplotně závislá paralelní kombinace je v tomto uspořádání připojena přes první sériový rezistor 17 paralelně k prvnímu pracovnímu rezistoru 5, popřípadě jen k prvnímu přídavnému pracovnímu rezistoru 15 vemitorovém obvodu sdruženého prvního aktivního prvku Pro zajištění elektrické rovnováhy rozdílového stupně je paralelně k druhému pracovnímu rezistoru 6_, připojen vyvažovači rezistor _8 přes druhý sériový rezistor 10. Činnost paralelního kompenzačního obvodu a jeho nastavení jsou stejné jako v případě sériově zapojené teplotně závislé paralelní kombinace. Zapojeni je vhodné pro rozdílové stupně provedené technikou integrovaných obvodů, které mají vyvedeny body pro kompenzaci napětové nesymetrie vstupů.

Zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti tranzistorových rozdílových stupňů podle vynálezu je možno využít i pro obvody s elektronkami, fototranzistory, fotodiodami, můstkově zapojenými snímači s tenzometry nebo odporovými snímači. Teplotně závislá paralelní kombinace, sestavená z nelineárního teplotně závislého rezistoru a linearizačního rezistoru, může být přitom nahrazena jediným teplotně závislým rezistorem s požadovaným průběhem teplotní závislosti změny jeho odporu na teplotě.

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (2)

1. Zapojení pro kompenzaci teplotní závislosti tranzistorového rozdílového 3tupně, sostávající ze dvou aktivních prvků napojených na jedné straně přes společný zdroj stálého proudu na záporný, popřípadě kladný pól napájecího zdroje a na druhé straně přos alespoň jednu dvojici pracovních rezistorů na kladný, popřípadě záporný pól napájecího zdroje, přičemž mezi aktivními prvky a příslušnými pracovními rezistory jsou vyvedeny výstupní svorky, vyznačující se tím, že mezi kladným pólem napájecího zdroje /13/, popřípadě záporným pólem napájecího zdroje /14/ a prvním pracovním rezistorem /5/ prvního aktivního prvku /1/ je zařazena paralelní kombinace teplotně závislého rezistoru /9/ s linearizačním rezistorem /7/, zatímco mozi kladným pólem napájecího zdroje /13/, popřípadě záporným pólem napájecího zdroje /14/ a druhým pracovním rezistorem /6/ druhého aktivního prvku /2/ je zařazen vyvažovači rezistor /0/.

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že k prvnímu a druhému pracovnímu rezistoru /5, 6/ jsou sériově připojeny první a druhý přídavné pracovní rezistory /15, 16/, přičemž jak paralelní kombinace teplotně závislého rezistoru /9/ s linearizačním rezistorem /7/, tak i vyvažovači rezistor /8/ jsou k prvnímu a druhému pracovnímu rezistoru /5, 6/, popřípadě jen k prvnímu a druhému přídavnému pracovnímu rezistoru /15, 16/ napojeny vždy paralelně přes vlastní první a druhý sériový rezistor /17, 10/.

1 výkres

*0