CN1112675A - 温度检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明温度检测电路产生不受电源电压变化影 响的，按照温度的输出信号。该电路包括，产生按照 温度变化的端电压的二极管；连接在二极管正极上的 第1电阻；第2电阻；将恒定电压加在第1及第2电 阻上用的第1及第2晶体管；供给流经第1及第2电 阻电流的第3及第4晶体管；第3及第4晶体管的发 射极电流加在基极上的第5及第6晶体管；以及第5 及第6晶体管的发射极电压加在基极上的第7及第 8晶体管。来自输出端子20的输出电流按照温度而 变化。

Description

本发明涉及根据温度产生输出信号的温度检测电路，尤其涉及在MD（小型盘）***中根据环境温度控制写入激光强度的温度检测电路。

以往，MD***中备有在MD上规定的部分产生磁场的磁头、以及在MD上的上述规定的部分产生激光的光发射器。录音时，激光照射在旋转的磁光盘上，于是只有被激光照射的部分温度上升，而且，上述温度达到居里温度后，磁光盘的上述部分便无剩磁。这时，利用磁头将与录音数据对应的磁场加到磁光盘上，于是只有上述部分按照上述磁场而被磁化。此后，由于上述部分离开激光，所以该部分的温度下降，磁化便照原样保留下来。通过反复进行这一动作，录音数据便被记录在光磁盘上。

为了针对环境温度的变化产生强度稳定的激光，图2示出在上述那样的***中检测环境温度的电路。在图2中，假设在二极管（1）中流动的电流相对于温度大致一定，二极管（1）正向电压的温度特性式为：

式中，V_D是二极管两端之间的电压，T是绝对温度[K]，V_Eg是半导体的能隙电压，a是与迁移率的温度特性有关的常数，q是电子电荷量，K是波尔兹曼常数。由上式得：

V_D=V_Eg+ (dV_D)/(dT) ·T ...................①

设电阻（2）的阻值为R₁，则电阻（2）中流动的电流I₁为：

I₁= (Vcc-V_D-Vcc/2)/(R₁)

= (V_cc/2-V_D)/(R₁) ..................②

另一方面，设电阻（3）的阻值为R₂，则电阻（3）中流动的电流I₂为：

I₂＝V_CC/2·R₂……③

而且，由式①、②及③可得电阻（4）中流动的电流I₃为：

于是，根据电阻（4）的电压降可得VCA（压控放大器）（5）的控制电压V_C为：

$V_C=\frac{V_{\mathrm{CC}}}{2}-I_3\·R_3$ $=\frac{V_{\mathrm{CC}}}{2}\·(1-\frac{R_3}{R_2}+\frac{R_3}{R_1})+\frac{V_{\mathrm{ER}}\·R_3}{R_1}+\frac{{\mathrm{dV}}_D}{\mathrm{dT}}\·\frac{T\·R_3}{R_1}---\left(4\right)$

因此，MD***的环境温度升高时，控制电压下降，VCA（5）的增益变小，因此照射在MD上的激光强度变弱。反之，当环境温度降低时，控制电压V_C升高，所以，激光强度增大。

可是，在图2的电路中，正如由式④可知的那样，温度检测电路的输出信号，即放大器（6）的输出信号按照温度T和电源电压V_CC的变化而变化。如果将这样的温度检测电路用于MD***的激光强度控制，则由于控制电压V_C除环境温度以外还随电源电压V_CC的变化而变化，因此不能在MD上进行正确的记录。

本发明就是鉴于上述问题而开发的，本发明的特征为，它由下述各部分构成，负极接地的二极管;一端接在该二极管正极上的第1电阻;一端接地的第2电阻;发射极分别接在上述第1及第2电阻的另一端上，偏压加在基极上的第1及第2晶体管;以及将该第1及第2晶体管的集电极电流作为输入信号，根据该输入信号产生输出信号的电流运算电路。

另外，上述电流运算电路的特征为，它由下述各部分构成，集电极及基极连接在电源上、同时发射极分别连接在第1及第2晶体集电极上的第3及第4晶体管;基极连接在上述第1晶体管集电极上的第5晶体管;集电极连接在上述第5晶体管集电极上、同时基极连接在上述第2晶体管集电极上的第6晶体管;连接在上述第5晶体管发射极上的第1恒流源;基极连接在第5晶体管发射极上、同时集电极连接在第6晶体管发射极上的第7晶体管;基极连接在第6晶体管发射极上、发射极连接在第7晶体管发射极上、同时在集电极上产生输出信号的第8晶体管;以及连接在第7及第8晶体管公共发射极上的第2恒流源。

再一个特征是用于MD***中。

如果采用本发明，则由于在第1及第2晶体管的发射极上产生一个从偏压减去基极-发射极电压后的电压，所以有一个规定的电压加在串联连接的二极管及第1电阻上、以及和第2电阻上。因此，电流流经第1及第2电阻，通过上述电流流经第3及第4晶体管，在第3及第4晶体管的发射极上产生一规定电压，加在第5及第6晶体管的基极上。在第5及第6晶体管的发射极上产生从基极电压下降一规定电压后的电压，加在第7及第8晶体管的基极上。在第7及第8晶体管的发射极上产生从基极电压下降一规定电压后的电压，上述电压成为等电压。因此不随电源电压的变化而随温度的变化产生输出信号。

图1是表示本发明一个实施例的电路图;

图2是表示先有例的电路图。

图中：7：二极管

8：第1电阻

9：第2电阻

10：第1晶体管

11：第2晶体管

12：第3晶体管

13：第4晶体管

14：第5晶体管

15：第6晶体管

16：第7晶体管

17：第8晶体管

图1表示本发明的一个实施例，（7）是负极接地的二极管、（8）是一端接在二极管（7）的正极上的第1电阻、（9）是一端接地的第2电阻、（10）及（11）是将恒定的电压分别加在第1及第2电阻的另一端用的第1及第2晶体管、（12）及（13）是发射极分别连接在第1及第2晶体管（10）及（11）的集电极上、基极及集电极连接在电源上的第3及第4晶体管、（14）及（15）是基极分别连接在第1及第2晶体管（10）及（11）的集电极上的第5及第6晶体管。（16）是基极连接在第5晶体管（14）的发射极上的第7晶体管、（17）是基极连接在第6晶体管（15）的发射极和第7晶体管（16）的集电极的连接点上的第8晶体管、（18）是连接在第5晶体管（14）的发射极上的第1恒流源、（19）是连接在第7及第8晶体管（16）及（17）的公共发射极上和第2恒流源。

图1中，偏压加在第1及第2晶体管（10）及（11）的基极上，在第1及第2晶体管（10）及（11）的发射极上产生从偏压下降一个晶体管的V_BE（基极-发射极之间的电压）以后的电压V₁。另外，电压V₁是这样设定的，也就是使它与二极管（7）的能隙电压V_Eg相等。因为上述电压V₁加在串联连接的第1电阻（8）和二极管（7）上、以及第2电阻（9）上，所以，如果假设第1电阻（8）的阻值为R₄、二极管（7）两端的电压为V_D，则流经第1电阻（8）的电流I₄为：

I₄＝（V₁-V_D）/R₄……⑤

另外，假设第2电阻（9）的阻值为R₅，则流经第2电阻（9）的电流I₅为：

I₅＝V₁/R₅……⑥

由于第1及第2晶体管（10）及（11）的基极电流很微小，将其忽略不计，则流经第1及第2电阻（8）及（9）的电流I₄及I₅与第1及第2晶体管（10）及（11）的集电极电流相等。而且，第1及第2晶体管（10）及（11）的集电极电流分别由第3及第4晶体管（12）及（13）供给。因此，如果假设第3晶体管（12）的饱和电流为I_S3，则第3晶体管（12）的基极-发射极之间电压V_BE3为：

V_NR3= (kT)/(q) ·ln (I₄)/(I_S3)

另外，如果假设第4晶体管（13）的饱和电流I_S4，则第4晶体管（13）的V_BE4为：

V_NR4= (kT)/(q) ·ln (I₅)/(I_S4)

因此，第3及第4晶体管（12）及（13）的发射极电压分别为V_CC-V_BE3及V_CC-V_BE4，并分别加在第5及第6晶体管（14）及（15）的基极上。另外，V_CC是电源电压。

因为第5晶体管（14）的发射极电流与第1恒流源（18）的电流I₆相等，所以如果假设第5晶体管（14）的饱和电流为I_S5，则第5晶体管（14）的基极-发射极之间电压V_BE5为：

V_NR5= (kT)/(q) ·ln (I₅)/(I_S5)

第5晶体管（14）的发射极电压为V_CC-V_BE3-V_BE5。

另一方面，假设从输出端子（20）产生的输出电流为I_OUT，输出电流I_OUT流经第8及第9晶体管（17）及（21）。因此，当假设第2恒流源（19）的电流为I₇时，则电流I₇-I_OUT流经第6及第7晶体管（15）及（16）。但因各晶体管的基极电流很微小，故将其忽略。

由于电流I₇-I_OUT流经第6晶体管（15），所以当假设第6晶体管（15）的饱和电流为I_S6时，则第6晶体管（15）的基极-发射极之间电压V_BE6为：

V_NR6= (kT)/(q) ·ln (I7-Iour)/(IS6)

而且，由于电压V_CC-V_BE4加在第6晶体管（15）的基极上，所以第6晶体管（15）的发射极电压为V_CC-V_BE4-V_BE6，而且，该电压加到第8晶体管（17）的基极上。在第8晶体管（17）中，电流I_OUT流经第8晶体管（17），所以当假设第8晶体管（17）的饱和电流为I_S8时，第8晶体管（17）的基极-发射极之间电压V_BE8为：

V_NR8= (kT)/(q) ·ln (I_our)/(I_S8)

第8晶体管（17）的发射极电压则为V_CC-V_BE4-V_BE6-V_BE8。

另一方面，由于电流I₇-I_OUT流经第7晶体管（16），所以当假设第7晶体管（16）的饱和电流为I_S7时，第7晶体管（16）的基极-发射极之间电压V_BE7为：

V_NR7= (kT)/(q) ·ln (I₇-I_our)/(I_S7)

另外，由于第5晶体管（14）的发射极电压加在第7晶体管（16）的基极上，所以第7晶体管（16）的发射极电压为V_CC-V_BE3-V_BE5-V_BE7。

因此，因为第7及第8晶体管（16）及（17）的发射极连接在一起，所以

V_CC-V_BE3-V_BE3-V_BE7=V_CC-V_BE4-V_BE6-V_BE8

$=\frac{V_{\mathrm{CC}}}{2}\·(1-\frac{R_3}{R_2}+\frac{R_3}{R_1})+\frac{V_{\mathrm{ER}}\·R_3}{R_1}+\frac{{\mathrm{dV}}_D}{\mathrm{dT}}\·\frac{T\·R_3}{R_1}---\left(4\right)$

$\frac{I_4\·I_6}{I_{S3}\·I_{S5}\·I_{S7}}=\frac{I_5\·I_{\mathrm{our}}}{I_{S4}\·I_{S6}\·I_{S8}}$

$I_{\mathrm{our}}=\frac{I_{S4}\·I_{S6}\·I_{S8}}{I_{S3}\·I_{S5}\·I_{S7}}\·\frac{I_4}{I_5}\·I_6---\left(7\right)$

而且，将式⑤及式⑥代入式⑦，则得

$I_{\mathrm{our}}=\frac{I_{S4}\·I_{S6}\·I_{S8}}{I_{S3}\·I_{S5}\·I_{S7}}\·\frac{R_5}{R_4}\·\frac{V_{\mathrm{Eg}}-V_d}{V_{\mathrm{Eg}}}\·I_6---\left(8\right)$

再将式①代入式⑧，则得

$I_{\mathrm{our}}=\frac{I_{S4}\·I_{S6}\·I_{S8}}{I_{S3}\·I_{S5}\·I_{S7}}\·\frac{R_5}{R_4}\·\frac{-\frac{{\mathrm{dV}}_D}{\mathrm{dT}}}{V_{\mathrm{Eg}}}\·T\·I_6---\left(9\right)$

因此，由式⑨知，输出电流I_OUT与温度T成正比，所以从输出端子（20）产生按照温度而改变的输出电流。另外，在式⑨中，没有含电源电压V_CC的项，所以输出电流I_OUT不随电源电压V_CC的变化而变化。

将图1所示这样的温度检测电路用于MD***中时，如果将上述温度检测电路的输出电流作为进行例如电流-电压变换等的控制信号，加到控制照射MD的激光的输出强度的控制放大器上，则激光点的温度大致一定，因此能进行准确的记录，同时由于不受电源电压变化的影响，所以在电压下降等情况下，激光点的温度也能大致一定，故能进行准确的记录。

因此，如果按照本发明，通过将一定的电压加到串联连接的二极管及第1电阻上、以及第2电阻上而获得电流，根据这样获得的电流产生输出电流，所以能提供一种不受电源电压影响的温度检测电路。

Claims (3)

1、一种温度检测电路，其特征为：它由下述各部分构成，

负极接地的二极管；

一端连接在该二极管正极上的第1电阻；

一端接地的第2电阻；

发射极分别连接在上述第1及第2电阻的另一端上、偏压加在基极上的第1及第2晶体管；

以及将该第1及第2晶体管的集电极电流作为输入信号、根据所述输入信号产生输出信号的电流运算电路。

2、根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征为：所述电流运算电路由以下各部分构成，

集电极及基极连接在电源上，同时发射极分别连接在所述第1及第2晶体管集电极上的第3及第4晶体管;

基极连接在所述第1晶体管集电极上的第5晶体管;

集电极连接在所述第5晶体管集电极上、同时基极连接在所述第2晶体管集电极上的第6晶体管;

连接在所述第5晶体管发射极上的第1恒流源;

基极连接在所述第5晶体管发射极上、同时集电极连接在所述第6晶体管发射极上的第7晶体管;

基极连接在所述第5晶体管发射极上、发射极连接在所述第7晶体管发射极上、同时在集电极产生输出信号的第8晶体管;

以及连接在所述第7及第8晶体管公共发射极上的第2恒流源。

3、根据权利要求1或2所述的温度检测电路，其特征为：所述电路用于MD***中。

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