Термодатчик (ячейка Брока)

[SimpleSimon]

НУжна помощь. Решил сделать вот такой термодатчик . В принципе в этой схеме я разобрался за исключением одной детали, а именно напряжения смещения, подаваемого с операционного усилителя на базы транзисторов. Конкретно мне не понятно откуда берется такое значение, как его регулировать и обязательно ли оно должно быть таким, и вообще, можно ли в данном случае обойтись без ОУ, а напряжение подавать например с делителя?

[Alex9797]

Полчаса пытался придумать, какая необходимость может заставить делать такой термодатчик из дискретных элементов, в то время, когда вокруг полно доступных, дешевых, миниатюрных, офигенно точных готовых датчиков. Но так и не придумал.

Да, операционник в данной схеме необходим, чтобы обеспечить точность. Кроме того, транзисторы должны быть с идентичными параметрами, и желательно-обязательно расположенными на одном кристалле. В принципе, есть микросборки, с парами транзисторов. Но стоимость их будет выше, чем готового термодатчика.

Кроме того, все резисторы тоже должны быть точными, и термостабильными.

Напряжение на выходе операционника 1,205 вольт формируется само, и при определенном соотношении резисторов R1 и R2 не зависит от температуры, что используется для изготовления источников образцового напряжения.

[SimpleSimon]

Это что-то вроде исследовательской работы в инсте. Мне нужно собрать термодатчик, и желательно чтобы он работал). Так что особой практической необходимости нет.
т.е. мне нужно подключить любой ОУ как показано на схеме и я получу искомые 1.2В?! Это немного странно, т.к. я несколько раз моделировал данную схему в Multisim-е и... и ничего хорошо не получил

[Alex9797]

Это что-то вроде исследовательской работы в инсте. Мне нужно собрать термодатчик, и желательно чтобы он работал). Так что особой практической необходимости нет.
т.е. мне нужно подключить любой ОУ как показано на схеме и я получу искомые 1.2В?! Это немного странно, т.к. я несколько раз моделировал данную схему в Multisim-е и... и ничего хорошо не получил

Мультисим может и не помочь, ведь температурные зависимости в данном случае довольно сложно смоделировать. Особенно если речь идет о разных площадях эмиттеров.

Я не совсем точно выразился в предыдущем ответе. Напряжение на операционнике формируется само - это так. Это напряжение подается на базы транзисторов таким образом, чтобы в конечном итоге разность напряжений между входами операционника стало равным нулю (если пренебречь напряжением смещения).

Таким образом, чтобы через оба транзистора протекали одинаковые токи, резисторы R должны быть одинаковыми. Желательно точными и термостабильными. О необходимости идентичности транзисторов я уже говорил выше. Кстати, чуть не забыл. Сбила с толку схема, на которой нарисованы только два транзистора. На самом деле в одном из плеч должен быть один транзистор, а в другом - несколько таких же, влюченных параллельно. Вот все эти транзисторы должны быть с идентичными параметрами, и еще лучше, если они будут расположены на одном кристалле. В крайнем случае - принять меры к максимальному тепловому контакту между ними, чтобы их температура была одинаковая.

Так вот, при протекании одинаковых токов через такие транзисторы, падения напряжений на эмиттерных переходах будут меньшими там, где суммарная площадь эмиттеров больше. Эта разность напряжений и выделяется на резисторе R2. А через резистор R1 протекает сумма токов.

Так вот, если подобрать соотношение R1 и R2 таким, что напряжение на выходе операционника будет равно 1,205В - то это напряжение не будет зависеть от температуры.

Как определиться с номиналами этих резисторов? Однозначного ответа не может быть, ведь все зависит от конкретных транзисторов, от соотношения площадей эмиттеров. Но кое-какие отправные точки можно найти, хотя бы определиться с порядком номиналов.

Во-первых, ток через транзисторы желательно пропускать поменьше, чтобы он не приводил их к заметному нагреву, иначе термодатчик будет заметно теплее измеряемой среды. Ну, предположим, что сумма токов через оба транзистора равна 1 миллиампер. И предположим, что на выходе операционника желаемые 1,2 вольта. Кроме того, напряжение питания ячейки тоже желательно брать пониже, из тех же соображений. Например, +5 вольт вполне подойдут.

Падение напряжения на резисторах R не должно приводить к насыщению транзисторовю Пусть на коллекторах будет оставаться хотя бы 2 вольта. Тогда легко посчитать порядок номиналов этих резисторов.
R = U/I - (5-1,2-2)/0,0005 = 3600 Ом.

На резисторе R1 должно быть падение напряжения порядка

Ur1 = 1,205-0,6 = 0,6В

Разделив это напряжение на ток через резистор, получим, что его сопротивление должно быть порядка 600 Ом.

С резистором R2 несколько сложнее. Падение напряжения на нем будет зависеть и от температуры, и от соотношения площадей эмиттеров. Но в любом случае оно будет порядка десятков милливольт, от силы превысит сотню милливольт. Поэтому его сопротивление должно быть порядка 50...100 Ом, (IMHO).

[SimpleSimon]

А можете подсказать схему термодатчика, который был бы несколько легче в регулировании, настройке, а то с этим беда какая-то?

[Alex9797]

А можете подсказать схему термодатчика, который был бы несколько легче в регулировании, настройке, а то с этим беда какая-то?

"Огласите весь список, пожалуйста!" (с)
Можно описать задачу подробнее? Что все же нужно, шашечки, или ехать?

[SimpleSimon]

Нужен термодатчик на основе транзистора. Зависимость должна быть линейной. диапазон температур от -25 до 105 град. цельсия.

[SimpleSimon]

вот нашел такую схему http://www.ixbt.com/cpu/fan-thermal-control/sch1.gif
Но мне нужно использовать транзистор n-p-n типа, и я вот не знаю откуда смещение на базу подавать: с коллектора, используя ОС или прямиком от питания через делитель? И сохранится ли формула температурного коэффициента при замене?

[Alex9797]

Вот, этот самый лучший. Диапазон от -40 до +125.
Линейность абсолютная, 10мВ на градус. Нулю градусов по Цельсию соответствует выходной сигнал 500мВ. Цена смешная. Размеры позволяют всунуть куда угодно. Рекомендую.

[Alex9797]

вот нашел такую схему http://www.ixbt.com/cpu/fan-thermal-control/sch1.gif
Но мне нужно использовать транзистор n-p-n типа, и я вот не знаю откуда смещение на базу подавать: с коллектора, используя ОС или прямиком от питания через делитель? И сохранится ли формула температурного коэффициента при замене?

Правый вывод R7 поцепить на минусовое питание, стабилитрон перевернуть под минусовую полярность, все остальное оставить как есть. Транзистор подсоединить точно так же, как этот. Естественно, что и полярность выходного напряжения поменяется на обратную.