JPS5826362Y2 - 測温回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はＰＮ接合部を有する半導体素子を使用した測温
回路に関するものである。

ＰＮ接合部を有する半導体素子例えばトランジスタの温
度依存性を利田した測温回路として、従来より第１図の
測温回路がある。

第１図において、１は抵抗値Ｒ１の可変抵抗器、２は抵
抗値Ｒ２の抵抗器、３は電圧Ｅｒｅｆを発生する基準電
圧源である。

基準電圧源３は十入力端子がコモンラインに接続された
演算増幅器４の一入力端子に抵抗値Ｒ１の可変抵抗器１
及び抵抗値Ｒ２の抵抗器２を介して接続されている。

５はコレクタ・ベース間が接続されたトランジスタで、
演算増幅器４の帰還路に挿入され、そのコレクタは演算
増幅器４の一入力端子に、エミッタは演算増幅器４の出
力端子にそれぞれ接続されている。

このような構成において、常温付近で演算増幅器４の出
力端子に生ずる出力電圧ＶＢＥはトランジスタ５に流れ
る電流なＩｃとすると次式のようになる。

ここで、Ｖｇ□：０°Ｋに外挿したシリコンのエネルギ
ーギャップ ｋ ：ボルツマン定数 ｑ ：電子の電荷 に、ｒ：）ランジスタによって決まる 定数 Ｔ ：絶対温度 （１）式から明らかなように出力電圧ＶＢＥは温度Ｔの
関数であるので、ＶＢＥを測定することによって温度Ｔ
を求める−ことができる。

しかし、同一種類のトランジスタにおいて、（１）式の
■ｇｏ、に及ヒｒにバラツキがあるため出力電圧ＶＢＥ
にバラツキを生ずる。

このバラツキは可変抵抗器１の抵抗値Ｒ１を変化させて
電流Ｉｃを適宜増減することによって補正される。

電流Ｉｃの増減範囲は、一般に、約１７２Ｉｃ〜２Ｉｃ
である。

しかし、（１）式に見られるように出力電圧ＶＢＥは７
ｎＩｃの一次関数であり、電流Ｉｃの変化が出力電圧Ｖ
ＢＥの変化に直線的に比例しない。

そのため出力電圧ＶＢＥのバラツキを補正するために行
なわれる電流Ｉｃの増減調整は極めて困難である。

また、電流ＩｃはＥｒｅｆ／（Ｒ１十Ｒ２）であるから
（１）式は次式のように表わせる。

抵抗値Ｒｘの変化に対する出力電圧ＶＢＥの変化となる
。

電流Ｉｃを前記した如＜ １７２ Ｉ ｃ〜２Ｉｃ変化
させるためには抵抗値Ｒ１を抵抗値Ｒ２の３倍まで変化
させる必要がある。

そして（Ｒ１＋Ｒ２）が小さくなった場合は（３）式よ
り明らかなようにが大きくなり、 出力電圧ＶＢＥの微少変化を 得ろためには極めて分解能の高い可変抵抗器１を使用し
なげればならないという欠点があった。

本考案は、このような点に鑑みてなされたもので、分解
能の高い可変抵抗器を使用することなく可変抵抗器の抵
抗値を変化させることにより、出力電圧を高い分解能で
かつほぼ直線的に変化させろことができろ測温回路を実
現しようとしたものである。

以下図面を用いて本考案を詳しく説明する。

第２図は本考案に係る測温回路の一実施例を示す電気回
路図である。

第２図において、第１図と同一の符号はそれぞれ同一の
素子を表わし、ここでの説明を省略する。

２１は抵抗値Ｒ３の抵抗器、２２は抵抗値Ｒ４の可変抵
抗器で、その一端は演算増幅器４の一入力端に接続され
、他端はコモンラインに接続されている。

また、この可変抵抗器２２の摺動端は抵抗器２１を介し
て基準電圧源３の高圧側に接続されている。

このような構成において、抵抗値Ｒ４が分割比Ｘ（ただ
しＯ≦Ｘ≦１）で分割され、摺動端とコモンラインとの
間の抵抗値がＲ４・Ｘであるとき、トランジスタ５に流
れる電流Ｉｃは次のように表わされる。

（４）式により、演算増幅器４の出力電圧ＶＢＥはとな
る。

（５）式における分割比Ｘの変化に対する出力電圧ＶＢ
Ｅの変化は次のようになる。

第４図は（６）式におけるａＶＢＢ；／ａｘとＸとの関
係をＲ３とＲ４の比Ｒ３／Ｒ４のそれぞれについて示し
た図である。

図からも明らかなように、Ｒ３／Ｒ４≧襞であってＸが
約０．３から１までの範囲内で変化するものとすれば、
θＶＢＥ／ａｘは実質上はぼ亡定とみなすことができ、
分割比Ｘの変化は出力電圧ＶＢＥの変化にほぼ直線的に
比例することとなる。

更に可変抵抗器２１の摺動端の変位が分割比Ｘに直線的
に比例するような場合には、その摺動端の変位に比例し
て出力電圧ＶＢＥを高い分解能でかつほぼ直線的に変化
させろことができる。

第３図は抵抗器２２として可変抵抗器２２１と固定抵抗
器２２２とを組合せたものを使用した場合を示すもので
ある。

この場合、可変抵抗器２２１の抵抗値Ｒ４１と固定抵抗
器２２２の抵抗ｆＵｔ ４２を、Ｒ４１＋Ｒ４２＝Ｒ４
、Ｒ４２／（Ｒ４１十Ｒ４２）＝０．３の関係が成立す
るように選定すれば、０≦Ｘ≦１の範囲で摺動端の変位
に比例して出力電圧ＶＢＥをほぼ直線的に変化させるこ
とができろ。

以上説明したように、本考案の測温回路によれば、簡単
な回路構成により高い分解能の抵抗器を使用することな
く、可変抵抗器の抵抗値の変化に比例して出力電圧を高
い分解能でかつほぼ直線的に変化させることができ、実
用に供して効果が犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の測温回路の電気回路図、第２図は本考案
に係る測温回路の一実施例を示す電気回路図 第３図は
第２図回路の他の実施例を示す電気回路図、第４図は第
２図回路の可変抵抗器の分割比に対する出力電圧の変化
率の特性曲線図である。 ３・・・・・・基準電圧源、４・・・・・・演算増幅器
、５・・・・・・トランジスタ、２１，４１・−・・・
・抵抗器、２２・・・・・・可変抵抗器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 演算増幅器の帰還路にＰＮ接合を有する半導体素子を挿
   入接続し、この演算増幅器の入力端に与えられる所定の
   電流をその半導体素子に流すことによって、演算増幅器
   の出力端より半導体素子部の温度に対応した電圧信号を
   得る測温回路において、前記演算増幅器の入力端とコモ
   ンライン間に少なくとも可変抵抗器を含む抵抗器２２を
   接続し、しかもこの可変抵抗器の摺動端は抵抗器２１を
   介して基準電圧源に接続されるように構成し、前記抵抗
   器２１の抵抗値を前記抵抗器２２の抵抗値のい倍以上に
   選定すると共に前記可変抵抗器の摺動端を抵抗器２２に
   対する分圧比で約０．３から１までの範囲内で摺動でき
   るようにし、この分圧比を変えたとき前記演算増幅器の
   出力が実質上分圧比に直線的に比例して変化するように
   したことを特徴とする測温回路。