JPH079062Y2 - Temperature sensor - Google Patents
Temperature sensorInfo
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- JPH079062Y2 JPH079062Y2 JP5469289U JP5469289U JPH079062Y2 JP H079062 Y2 JPH079062 Y2 JP H079062Y2 JP 5469289 U JP5469289 U JP 5469289U JP 5469289 U JP5469289 U JP 5469289U JP H079062 Y2 JPH079062 Y2 JP H079062Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、トランジスタを用いて温度を測定する温度セ
ンサに係り、特に交流電圧の状態で温度信号が得られる
ように改良した温度センサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a temperature sensor for measuring temperature using a transistor, and more particularly to a temperature sensor improved so as to obtain a temperature signal in the state of an alternating voltage.
〈従来の技術〉 第3図に本考案の改良のベースとなる従来の第1の温度
センサの構成を示す。<Prior Art> FIG. 3 shows the configuration of a first conventional temperature sensor which is the basis of the improvement of the present invention.
非反転入力端(+)が共通電位点COMに接続された演算
増幅器Q1の反転入力端(−)と出力端との間にはベース
が共通電位点COMに接続されたトランジスタQ2のコレク
タとエミッタが接続されている。Non-inverting input terminal (+) of the common potential point inverting input of the operational amplifier Q 1 connected to COM (-) and the collector base of the transistor Q 2 to which are connected to the common potential point COM between the output terminal And the emitter is connected.
更に、この反転入力端(−)には抵抗R1を介して電源E
から定電流Icが入力され、演算増幅器Q1の出力端にトラ
ンジスタQ2のベース/エミッタ間電圧−Vbeを得てい
る。Further, the power source E is connected to the inverting input terminal (-) via the resistor R 1.
A constant current I c is input from the output terminal of the operational amplifier Q 1 to obtain the base-emitter voltage −V be of the transistor Q 2 .
温度はトランジスタQ1に与えられ、これに対応して変化
するベース/エミッタ間の電圧Vbeから温度を測定す
る。The temperature is applied to the transistor Q 1 and the temperature is measured from the base-emitter voltage V be which changes correspondingly.
トランジスタQ1コレクタに定電流Ic=E/R1を流したとき
の定電流IcとトランジスタQ1のベース/エミッタ間電圧
Vbeとの関係は拡散電流の理論から次式で与えられる。Constant current I c and the transistor to Q 1 base / emitter voltage when a current of a constant current I c = E / R 1 in the transistor Q 1 collector
The relationship with V be is given by the following equation from the theory of diffusion current.
Ic=(αTr/ε)exp(−qVgo/kT) [exp(qVbe/kT)−1] …(1) ここで、αはトランジスタのベース幅などにより決まる
定数、rはベース領域の少数キャリアの易動度の温度依
存性などによる決まる定数、Vgoは0°Kにおけるシリ
コンのエネッギーギャルプの外挿値(1.1〜1.2V程
度)、k/qはボルツマンの定数と電子の電荷量の比(=8
6.1706μV/K)、εは電離係数である。 I c = (αTr / ε) exp (-qV go / kT) [exp (qV be / kT) -1] ... (1) where, alpha is a constant determined by such base width of the transistor, r is the base region A constant determined by temperature dependence of mobility of minority carriers, V go is an extrapolated value of the energy Galp of silicon at 0 ° K (about 1.1 to 1.2 V), k / q is Boltzmann's constant and electron Charge ratio (= 8
6.1706 μV / K), ε is the ionization coefficient.
温度Tが低く、Vbe/kT《1が成り立つ範囲でε=1とす
ると、(1)式は簡単になり、Vbeは次のように近似で
きる。If ε = 1 in the range where the temperature T is low and V be / kT << 1 holds, the equation (1) becomes simple and V be can be approximated as follows.
Vbe=Vgo−(kT/q)ln(αTr/Ic) …(2) ここで、Icを一定とした場合、温度Tに対するVbeの関
係は直線に近いものとなるので、この関係を用いてVbe
から温度Tを知ることができる。 V be = V go - (kT / q) ln (αTr / I c) ... (2) Here, when the constant I c, the relation of V be for temperature T is close to a straight line, this Using the relationship V be
The temperature T can be known from.
第4図は2個のトランジスタを用いて温度を測定する第
2の従来例を示したものである。FIG. 4 shows a second conventional example in which the temperature is measured using two transistors.
端子T1とT2との間に抵抗R2とトランジスタQ3とが直列に
接続され、さらに端子T1とT2との間に抵抗R3、トランジ
スタQ4、および抵抗R4とが直列に接続されている。そし
て、トランジスタQ4のエミッタはQ3に比べて2倍のエミ
ッタ面積とされている。And resistor R 2 and the transistor Q 3 between the terminals T 1 and T 2 are connected in series, further terminals T 1 and T 2 resistor to R 3, transistor Q 4, and a resistor R 4 and a series It is connected to the. The emitter of the transistor Q 4 has an emitter area twice as large as that of Q 3 .
端子T1とT2に電源端が接続された演算増幅器Q5の入力端
は、それぞれトランジスタQ3とQ4のコレクタに接続さ
れ、その出力端はトランジスタQ3とQ4のベースに共通に
接続されている。The input terminals of operational amplifier Q 5 , whose power supply terminals are connected to terminals T 1 and T 2 , are connected to the collectors of transistors Q 3 and Q 4 , respectively, and their output terminals are commonly connected to the bases of transistors Q 3 and Q 4. It is connected.
演算増幅器Q5によりトランジスタQ3とQ4のコレクタ電圧
が等しくなるようにベース電流を制御する。また、端子
T1、T2に電流Itを流すとトランジスタQ3とQ4とのエミッ
タ面積の相違により抵抗R4にこれ等のトランジスタのベ
ース/エミッタ間電圧の差に相当する差電圧ΔVが発生
する。この差電圧ΔVは電流Itの変動には影響されな
い。トランジスタQ3とQ4の温度の変化は差電圧ΔVの変
化となり、この結果、対応する電流Itの変化となって現
れる。従って、電流Itの変化から温度Tを測定すること
ができる。The base current is controlled by the operational amplifier Q 5 so that the collector voltages of the transistors Q 3 and Q 4 become equal. Also, the terminal
T 1, the voltage difference ΔV corresponding to the difference between the base / emitter voltage of the transistor of this such as resistor R 4 due to the difference in emitter area of the flow T 2 to a current I t and transistor Q 3 and Q 4 are generated . This difference voltage ΔV is not affected by the variation of the current I t. A change in the temperature of the transistors Q 3 and Q 4 causes a change in the difference voltage ΔV, which results in a corresponding change in the current I t . Therefore, it is possible to measure the temperature T from the change in current I t.
〈考案が解決しようとする課題] しかしながら、第3図に示す温度センサはトランジスタ
Q2の形状、あるいは製造プロセスにより、出力電圧であ
るVbeが、温度センサとしては±6°C程度に相当する
±2%程度も変動する不具合があり、第4図に示す温度
センサの場合は第3図に示すものより精度が良いが、2
個のトランジスタを必要とし、これ等のトランジスタ
Q3、Q4のエミッタ面積比などにより±3°Cの温度に相
当する±1%程度の電流Itが変動し、互換性を確保しに
くい。<Problems to be Solved by the Invention> However, the temperature sensor shown in FIG. 3 is a transistor.
Depending on the shape of Q 2 or the manufacturing process, the output voltage V be fluctuates by ± 2%, which is equivalent to ± 6 ° C for a temperature sensor. In the case of the temperature sensor shown in FIG. Is more accurate than that shown in FIG.
Need transistors, these transistors
Q 3, Q due emitter area ratio of 4 fluctuates ± 1% around the current I t, which corresponds to a temperature of ± 3 ° C, is difficult to ensure compatibility.
〈課題を解決するための手段] 本考案は、以上の課題を解決するために、exp(sin
(t)/2)なる波形状に変化する定電流を発生する定電
流源と、この定電流が入力端に入力されこの入力端と出
力端との間に温度を測定するトランジスタが接続された
増幅器とを具備し、先の出力端に得られるサイン波状の
電圧を先の温度に対する温度信号として出力するように
したものである。<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention uses exp (sin
(T) / 2) A constant current source that generates a constant current that changes into a wave shape and a transistor that measures the temperature are connected between the input terminal and the input terminal. An amplifier is provided, and a sine wave voltage obtained at the previous output terminal is output as a temperature signal corresponding to the previous temperature.
定電流源からイクスポーネンシャル・サイン状に変化す
る定電流を増幅器の帰還回路に挿入されたトランジスタ
に流し、このトランジスタにより温度変調されたサイン
波状の交流電圧を増幅器の出力端から得る。A constant current that changes in the form of an exponential sine is supplied from a constant current source to a transistor inserted in the feedback circuit of the amplifier, and a sine wave AC voltage temperature-modulated by this transistor is obtained from the output end of the amplifier.
〈実施例] 以下、本考案の実施例について図を用いて説明する。第
1図は本考案の1実施例の構成を示す回路図である。<Embodiment> An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
この実施例は第3図に示す従来の温度センサを改良のベ
ースとする。This embodiment is based on an improvement of the conventional temperature sensor shown in FIG.
従って、従来と同一の機能を有する部分には同一の符号
を付して適宜にその説明を省略する。Therefore, the portions having the same functions as those in the conventional art are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.
演算増幅器Q1の反転入力端(−)には一端が共通電位点
COMに接続されたイクスポーネンシャル・サイン状に変
化する次の(3)式で示す定電流Ic(t)を流す定電流
源CCが接続され、この定電流Ic(t)はトランジスタQ2
のコレクタ/エミッタ間に流される。但し、Icoは定数
である。 One end of the inverting input terminal (-) of the operational amplifier Q 1 has a common potential point.
A constant current source CC that is connected to COM and supplies a constant current I c (t) that changes in the form of an exponential sine and is expressed by the following equation (3) is connected. The constant current I c (t) is a transistor. Q 2
Flowing between the collector and the emitter of. However, I co is a constant.
Ic(t)=Icoexp [(a・sin(t)+a)/2a] …(3) この(3)式を変形すると、 Ic(t)=Icoexp[(sin(t)+1)/2] =Ico′exp[(sin(t)/2) …(3)′ となる。但し、Ico′=Icoexp(1/2)で定数である。こ
の関係を(2)式に代入し、その交流成分である温度信
号Vtを演算増幅器の出力端に接続されたコンデンサCを
介して取り出せば、Aを定数として Vt=ATsin(t) …(4) となる。I c (t) = I co exp [(a · sin (t) + a) / 2a] (3) When this equation (3) is modified, I c (t) = I co exp [(sin (t) +1) / 2] = I co ′ exp [(sin (t) / 2) (3) ′. However, I co ′ = I co exp (1/2) is a constant. By substituting this relationship into the equation (2) and taking out the temperature signal V t , which is its AC component, via the capacitor C connected to the output terminal of the operational amplifier, V t = ATsin (t) with A as a constant. (4)
以上の関係をシュミレートした結果を第2図に示す。The result of simulating the above relationship is shown in FIG.
横軸に時間、縦軸にトランジスタQ2のベース/エミッタ
間の電圧Vbe、コレクタに流れる電流Icがとってある。The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the base-emitter voltage V be of the transistor Q 2 and the collector current I c .
この図に示すように、定電流源CCからイクスポーネンシ
ャル・サイン状に変化する(3)式で示す定電流I
c(t)を流すと、これに対応して温度信号Vtとして
(4)式に示すサイン波状の波形が得られている。As shown in this figure, the constant current source CC changes to an exponential sine-like constant current I expressed by equation (3).
When flow c (t), the sinusoidal waveform shown in (4) as a temperature signal V t Correspondingly been obtained.
〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように本考案によ
れば、単一のトランジスタを用いてエミッタ面積などの
形状による項を除去しているので、互換性に優れ、かつ
温度信号が交流信号であるので、微弱な温度信号でも増
幅が容易である。<Effects of Device> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, a single transistor is used to remove terms due to the shape of the emitter area and the like. Since the temperature signal is an AC signal, it is easy to amplify even a weak temperature signal.
第1図は本考案の1実施例の構成を示す回路図、第2図
は第1図に示す実施例の特性を示す特性図、第3図は従
来の第1の温度センサの構成を示す回路図、第4図は従
来の第2の温度センサの構成を示す回路図である。 Q1、Q5…演算増幅器、CC…定電流源、Q2、〜Q4…トラン
ジスタ、C…コンデンサ。FIG. 1 is a circuit diagram showing the construction of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing the characteristics of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a construction of a conventional first temperature sensor. Circuit diagram, FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional second temperature sensor. Q 1, Q 5 ... operational amplifier, CC ... constant current source, Q 2, ~Q 4 ... transistor, C ... Capacitor.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−115078(JP,A) 特開 昭51−3683(JP,A) 実開 昭58−49238(JP,U)Continuation of the front page (56) References JP-A-50-115078 (JP, A) JP-A-51-3683 (JP, A) Practical application Sho-58-49238 (JP, U)
Claims (1)
定電流を発生する定電流源と、この定電流が入力端に入
力されこの入力端と出力端との間に温度を測定するトラ
ンジスタが接続された増幅器とを具備し、前記出力端に
得られるサイン波状の電圧を前記温度に対する温度信号
として出力することを特徴とする温度センサ。1. A constant current source that generates a constant current that changes into a wave shape of exp (sin (t) / 2), and this constant current is input to an input end, and a temperature is generated between the input end and the output end. And a transistor to which a transistor for measuring is connected, and outputs a sine-wave voltage obtained at the output end as a temperature signal corresponding to the temperature.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5469289U JPH079062Y2 (en) | 1989-05-13 | 1989-05-13 | Temperature sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5469289U JPH079062Y2 (en) | 1989-05-13 | 1989-05-13 | Temperature sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02146337U JPH02146337U (en) | 1990-12-12 |
| JPH079062Y2 true JPH079062Y2 (en) | 1995-03-06 |
Family
ID=31576981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5469289U Expired - Lifetime JPH079062Y2 (en) | 1989-05-13 | 1989-05-13 | Temperature sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079062Y2 (en) |
-
1989
- 1989-05-13 JP JP5469289U patent/JPH079062Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02146337U (en) | 1990-12-12 |
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