FR2524142A1 - Circuit integre amplificateur de signal de thermocouple avec compensation de la temperature de soudure froide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES CIRCUITS DE MESURE POUR THERMOCOUPLE. LE CIRCUIT DE L'INVENTION COMPREND NOTAMMENT DEUX AMPLIFICATEURS D'ENTREE DIFFERENTIELS 10, 12 DONT LES SIGNAUX DE SORTIE SONT SOMMES POUR COMMANDER UN AMPLIFICATEUR PRINCIPAL 24 A GAIN ELEVE. LES SIGNAUX DE THERMOCOUPLE SONT APPLIQUES A L'UN DES AMPLIFICATEURS D'ENTREE 10 ET LE SIGNAL DE SORTIE DE L'AMPLIFICATEUR PRINCIPAL EST RAMENE PAR UN RESEAU DE REACTION 26 A L'ENTREE DE L'AUTRE AMPLIFICATEUR DIFFERENTIEL 12. CE DERNIER RECOIT EGALEMENT UN SIGNAL DE COMPENSATION DE SOUDURE FROIDE QUI CONSISTE EN UNE TENSION DIFFERENTIELLE PROPORTIONNELLE A LA TEMPERATURE CELSIUS DE LA PUCE. APPLICATION AUX MESURES DE TEMPERATURE DE PRECISION.

Description

i

La présente invention concerne la mesure de la tempé-

rature par l'utilisation de thermocouples L'invention porte

plus particulièrement sur des circuits amplificateurs utilisa-

bles avec des thermocouples et procurant une compensation de soudure froide. Les thermocouples sont utilisés depuis de nombreuses années pour mesurer des températures dans des applications très diverses On sait parfaitement que les thermocouples produisent

une tension de sortie proportionnelle à la différence de tempé-

rature entre la soudure de mesure (qui est exposée à la tempé-

rature mesurée) et une soudure de référence (souvent appelée la

"soudure froide") Du fait que des changements de la températu-

re de la soudure de référence modifient le signal de sortie du thermocouple, les installations pratiques comprennent des moyens pour stabiliser la température de référence, par exemple

en plaçant la soudure de référence dans un bain de glace fon-

dante ( 00 C), ou des moyens destinés à produire un signal de compensation qui varie automatiquement avec la température de la soudure de référence, de manière à maintenir le signal de

sortie constant pour une température de mesure constante L'in-

vention porte sur des moyens destinés à produire une telle com-

pensation. Diverses techniques ont été utilisées pour effectuer

la compensation de soudure froide On peut par exemple dévelop-

per une tension aux bornes d'une résistance branchée en série avec la sortie du thermocouple, en appliquant à la résistance

un courant ayant une première composante produite par une sour-

ce de tension constante et une seconde composante produite par un transducteur de température qui réagit à la température de la soudure de référence A titre de transducteur de température ayant été utilisé avec succès dans ce but, on peut citer celui portant la référence AD 590, fabriqué par Analog Devices, Inc,

et qui est capable de produire un courant de sortie proportion-

nel à la température absolue.

Pour diverses raisons, les configurations d'amplifica-

teur et de compensation de thermocouple utilisées jusqu'à pré-

sent n'ont pas été entièrement satisfaisantes Un but principal

de l'invention est donc de procurer une combinaison thermocou-

ple-alnplificateur-co Lpensateur de type perfectionné qui suppri-

me ou réduise notablement les inconvénients des techniques de

l'art antérieur.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, qu'on décrira en détail ci-après, on utilise une puce de cir- cuit intégré à laquelle les conducteurs du thermocouple sont

connectés, et qui produit un signal de sortie amplifié, com-

pensé automatiquement vis-à-vis des variations de la temp 6 ra-

ture de la soudure froide Le dispositif est très précis, fonc-

tionne à un faible niveau de puissance (moins de 800 i W) et il n'est pas affecté par les connexions de masse qui peuvent être

effectuées dans les éléments de thermocouple.

Dans le mode-de réalisation décrit, un amplificateur

ayant une entrée différentielle reçoit le signal de thermocou-

ple et un signal de compensation sensible à la température ayant une composante proportionnelle à la température absolue de la soudure froide Le signal de sortie de l'amplificateur

constitue le signal de mesure de température et il est appli-

qué à l'entrée de l'amplificateur par ln circuit de réaction

négative L'amplificateur comprend de préférence deux ampli-

ficateurs à entrées différentielles appariés dont les sorties sont connectées en sommation à l'entrée d'un amplificateur

principal qui attaque le circuit de réaction Dans cette con-

figuration, un amplificateur à entrée différentielle reçoit le signal de thermocouple, tandis que l'autre reçoit le signal de réaction ainsi que le signal de compensation de soudure froide Le signal de compensation comprend avantageusement une composante qui est proportionnelle à la température absolue

(PTA) et qui est appliquée à une entrée de l'amplificateur dif-

férentiel, et une seconde composante qui est complémentaire par rapport à la température absolue (CTA) et qui est appliquée à l'autre entrée de cet amplificateur Les deux signaux de compensation procurent conjointement un réglage du zéro avec

un point de référence à O Oelsius.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se

référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique montrant les

principaux éléments d'une combinaison thermocouple-amplifica-

teur-compensateur conforme à l'invention; et

la figure 2 est un schéma détaillé d'un mode de réa-

lisation préféré de l'invention.

On va maintenant considérer la figure 1 qui montre que la combinaison thermocouple-amplificateur-compensateur

conforme à l'invention comprend une seule puce de circuit in-

tégré qui comporte une paire d'amplificateurs différentiels appariés, représentés sous forme synoptique en 10, 12 Les bornes d'entrée 14, 16 de l'amplificateur supérieur, 10, sont connectées à des bornes -IN et +IN de la puce, auxquelles les conducteurs du thermocouple doivent 4 tre connectés L'autre amplificateur différentiel 12 reçoit à la fois un signal de

compensation de soudure froide et un signal de réaction, com-

me on le décrira.

Les signaux de sortie des amplificateurs différentiels , 12 sont appliqués à des entrées respectives 20, 22 d'un amplificateur principal 24 qui produit une tension (V) qui représente la sommation de ses deux signaux d'entrée Cette tension est appliquée à un circuit de réaction négative 26

comprenant une résistance R 54 connectée à l'entrée non inver-

seuse 28 de l'amplificateur différentiel inférieur 12 Un si-

gnal CTA (complémentaire par rapport à la température absolue) provenant d'une source CTA 30, est également appliqué à cette entrée L'entrée inverseuse 32 de l'amplificateur inférieur 12 reçoit un signal PTA (proportionnel à la température absolue),

provenant d'une source PTA 34.

On voit que l'amplificateur à entrée différentielle

supérieur 10 est isolé du circuit de réaction 26 le thermo-

couple peut donc être connecté directement aux bornes d'entrée

+IN et -IN, sans 4 tre chargé par le circuit de réaction.

Des changements de la tension de thermocouple appli-

quée de façon différentielle à l'amplificateur supérieur 10

sont convertis en un signal dissymétrique qui attaque l'ampli-

ficateur principal 24 Le signal de sortie de l'amplificateur

principal change de façon correspondante pour attaquer l'am-

plificateur inférieur 12 par l'intermédiaire du circuit de réaction 26 La réaction force vers zéro la tension entre les A

bornes d'entrée 20, 22 de l'amlificate:r rincipal Pour par-

veair à ce résultat, la réaction fcre le sigseal de l'en-rée différentielle de l'amplificateur inférieur 12 à 4 tre égal au signal de l'entrée différentielle de l:amplificateur supérieur 10, du fait que les deux amplificateurs d'entrée sont appariés -

Le signal de sortie qui résulte de cette configura-

tion de circuit est le même que si le signal de thermocouple

avait été appliqué directement à l'entrée inverseuse de l'am-

plificateur inférieur 12 Ainsi, ce qu'on pourrait appeler un

"thermocouple virtuel" est en fait connecté au circuit d'en-

trée de l'amplificateur Cependant, du fait qu'il existe en réalité une entrée d'amplificateur flottante séparée pour le signal de thermocouple, l'entrée reliée au thermocouple n'est

pas obligatoirement "référencée à la masse", et on peut l'uti-

liser dans une plage de mode commun pratique.

L'entrée non inverseuse 28 de l'amplificateur infé-

rieur reçoit un signal de compensation de soudure froide PTA à partir de la source PTA 34 Ce signal de compensation est

ainsi référencé au zéro absolu Cependant, du fait qu'on pré-

fère référencer la compensation du thermocouple à zéro degré Celsius, on utilise un signal de compensation supplémentaire

pour parvenir à ce résultat Une telle compensation supplémen-

taire pourrait se présenter sous la forme d'une tension fixe destinée à décaler le signal de compensation PTA,ou à régler son zéro Cependant, des moyens spéciaux et coûteux seraient

nécessaires pour maintenir la tension à une valeur suffisam-

ment proche de la valeur fixée, pour obtenir des mesures de température ayant une précision appropriée Pour éviter une telle exigence, on emploie une technique plus avantageuse dans

le mode de réalisation décrit Cette technique consiste à at-

taquer l'entrée non-inverseuse 28 de l'amplificateur inférieur 12 par un signal de compensation OTA, c'est-à-dire un signal ayant un coefficient de température qui est de signe opposé à

celui du signal PTA qui est appliqué sur l'entrée inver-

seuse.

Le circuit de compensation est conçu de façon que la

tension CTA présente sur l'entrée non-inverseuse 28 de l'amolifi-

cateur inférieur 12 soit, à O O C, pratiquement égale à la ten-

sion PTA sur l'entrée inverseuse 32 Ainsi, si la puce

était à O oc, son signal de sortie (VO) représenterait unique-

ment la tension du thermocouple A d'autres températures de la puce, les deux tensions PTA et CTA changent, de façon à produire un signal de compensation résultant égal à la tension que produirait un thermocouple ayant sa soudure de mesure à la température de la puce et sa soudure de référence à 00 C Par conséquent, le signal de sortie (V) consiste en une tension o

proportionnelle à la tension d'entrée de thermocouple (réfe-

rencée fondamentalement à la température réelle de la puce),

plus une tension proportionnelle à la différence entre la tem-

pérature de la puce et Q O Le résultat est le môme que si on amplifiait simplement le signal de sortie d'un thermocouple référencé à O O C Par conséquent, le signal de sortie amplifié du circuit est une représentation exacte de la température du

thermocouple, mais sans la nécessité d'une température de ré-

férence réelle de O C 0.

Le circuit d'alarme indiqué de façon générale en 40 est destiné à signaler le cas dans lequel l'un ou l'autre des conducteurs de thermocouple 42 branchés aux bornes +IN ou -IN est ouvert (ou le cas dans lequel les deux sont ouverts) Un tel circuit ouvert surcharge l'amplificateur principal 24, ce qui commute à l'état conducteur un transistor de détection

d'alarme Q 21, comme décrit ci-dessous.

On va maintenant considérer la description plus dé-

taillée du mode de réalisation préféré et, en se référant à

la figure 2, on voit que le courant de polarisation fondamen-

tal est fo rni par un circuit à quatre transistors en montage croisé qui est désigné globalement par la référence 100 et est constitué par les transistors Ql, Q 2, Q 3 et Q 4 (Remarque on peut trouver des renseignements d'ordre général concernant les circuits à quatre transistors en montage croisé-dans le brevet US 4 268 759) Le-courant de base pour Q 3 et Q 4 est

fourni par Q 6 lorsque sa base est portée à un potentiel posi-

tif par le courant d'excitation du circuit à quatre transis-

tors, qui est fourni initialement par un transistor à effet de champ Q 49 L'excitation du circuit à quatre transistors par le courant circulant dans Q 4 et Q 2 stabilise la tension d'émetteur de Q 1 Du fait que Q 1 est uin transistor à deux émetteurs,eette tension par rapport au commun, all niveau de l'émetteur de Q 2, est donnée par l'expression: V = k Tn 2 q Cette tension apparaît aux bornes des résistances R 50 et R 51

et fait circuler un courant PTA dans Q 1 et Q 3.

Les transistors Q 25, Q 26, Q 27 et Q 28 constituent un

circuit miroir de courant de Wilson perfectionné qui est dési-

gné globalement par la référence 102 Q 5 ajoute une modifica-

tion connue sous le nom de perfectionnlmement de Congdono Ia petite résistance, R 69, ainsi que la capacité collecteur-base

augmentée de Q 27, sont destinées à la stabilisation en fréquen-

ce de la boucle fermée par Q 5.

L'amplificateur-ompensateur décrit ici est capable de fonctionner avec une tension d'alimentation négative allant de zéro à -25 volts, ce qui fait que la polarisation de grille

appliquée à Q 49 est sujette à une variation importante L'ad-

jonction de R 68 réduit la variation résultante dans le courant

de drain réel la combinaison transistor à effet de champ-ré-

sistance fournit un courant de polarisation minimal qui est suffisant pour déclencher la circulation du courant dans le circuit à quatre transistors en montage croisé, 100, à la mise

en fonctionnement Le circuit miroir de courant PNP 102 inver-

se ce courant et le reproduit avec réaction positive du c 8 té

Q 1, Q 4 Ce courant s'élève jusqu'à une valeur PTA qui est dé-

finie par R 50 et R 51 et par la tension VE 1 Le courant de drain maximal de Q 49 doit 4 tre inférieur à ce courant PTA pour

permettre l'établissement des niveaux de polarisation appro-

priés. Une fois que le circuit a été mis en fonctionnement, un courant PTA dont la valeur est déterminée par R 50 et R 51

circule des deux cotés du circuit à quatre transistors en mon-

tage croisé, 100, ce qui fait que les erreurs de courant de base sont réduites au minimum Les deux transistors Q 2 et Q 3 fonctionnent avec le même courant PTA Il en résulte que la tension de base de Q 3 est bien définie et est utilisée pour

produire un signal CTA à un point de circuit 104 Cette ten-

sion est réduite par le diviseur constitué par R 52 et R 53,

pour produire le signal de décalage de température CTA exigé.

la résistance de réaction R 54 reçoit cette tension réduite qui attaque Q 32 par l'intermédiaire de R 63 Cette connexion correspond à l'entrée non inverseuse inférieure 28 de la fi- gure 1 La résistance R 63 a pour fonction d'équilibrer et d'annuler la chute de tension produite par le courant de base

dans la résistance de protection R 65 de l'entrée de thermocou-

ple. L'entrée inverseuse 32 de l'amplificateur 12 applique à Q 33, par l'intermédiaire d'une résistance de compensation

de courant de base R 64, le signal de compensation PTA qui pro-

vient du diviseur de tension R 50/R 51 La tension au point de

connexion de R 50 et R 51 est une version correctement propor-

tionnée de la tension PTA sur l'émetteur de Q 1 On peut con-

sidérer les deux transistors PNP Q 32 et Q 33 comme des transis-

tors montés en émetteurs suiveurs qui attaquent les émetteurs

de Q 7 et Q 8 qui sont connectés, en compagnie de Q 10, d'une ma-

nière similaire à un circuit miroir de courant de Wilson Ce-

pendant, le "bas" du circuit miroir ne comporte pas une con-

nexion commune pour Q 7 et Q 8 A la place, la tension d'entrée différentielle est appliquée entre eux Cette tension perturbe

l'effet de miroir, ce qui fait que le rapport entre les cou-

rants d'entrée et de sortie est une fonction du signal d'en-

trée qui est appliqué à Q 32 et Q 33 Le courant d'entrée PTA

pour la combinaison de Q 7, Q 8 et Q 10 est fourni par Q 30.

L'amplificateur différentiel supérieur 10 représenté

sur la figure 1 est réalisé par Q 34, Q 35, Q 13, Q 14 et Q 16.

Cette configuration est identique au circuit amplificateur 12

utilisé en tant qu'élément d'entrée de réaction et de compen-

sation en température, et elle est attaquée par un courant PTA provenant de Q 31, qui est apparié avec celui qui circule dans Q 30 Le courant de sortie provenant de Q 16 de l'étage d'entrée est comparé au courant provenant de Q 10 de l'autre étage d'entrée 12, pour commander l'amplificateur principal désigné globalement par la référence 24 Le signal de sortie V O de l'amplificateur principal attaque le circuit de réaction par

l'intermédiaire de la résistance R 54 pour minimiser la diffé-

S rance entre les courants de Q 10 et Q 16 o La différence entre ces deux courarits est obtenue par un circuit miroir de courant 112 constitué par Q 36, Q 37, Q 38 et Q 45 Le courant résultsant aux collecteurs de Q 16 et Q 37 attaque la base du transistor Q 40, branché en émetteur suiveur, qui attaque à son tour la base d'un étage de gain en tension Q 41 Le collecteur de Q 41 est connecté au collecteur

de Q 12, qui fournit la polarisation nécessaire à son fonction-

nement La tension de collecteur de Q 41 attaque la base du

transistor Q 18, branché en émetteur suiveur, qui attaque en-

suite la broche de sortie de la puce (V o), par l'intermédiai-

re de R 60, qui est la résistance de limitation du courant po-

sitif Le collecteur de Q 41 attaque également les transistors PNP Q 43 et Q 44, branchés en montage Darlington, de façon que la sortie puisse absorber du courant lorsqu'elle produit des signaux de sortie négatifs La limitation du courant négatif est assurée par la réduction du P de ces deux transistors

lorsque le courant est élevé, et par le courant d'attaque li-

mité que peut fournir Q 12.

Le courant d'attaque pour Q 12 est obtenu à partir du courant de sortie de l'amplificateur d'entrée de réaction de température, 12 Plus précisément, le courant provenant de Q 10 attaque le circuit miroir de courant principal 112, qu'on vient de décrire, qui produit une différence Dans ce circuit miroir de courant, Q 36, Q 38 et Q 45 forment un autre circuit miroir de Wilson, dans lequel le courant de collecteur de Q 38 reproduit le courant d'entrée provenant de Q 10 Le courant provenant de Q 38 attaque le circuit miroir de rapport 1 à 6 constitué par

Qll, R 55, Q 12 et R 56.

L'une des configurations de polarisation supplémen-

taires est constituée par Q 24 qui est un transistor PNP à col-

lecteur divisé, qui est attaqué par la tension de polarisation

présente sur Q 25 Cette tension de base rend le courant d'émet-

teur de Q 24 égal au courant d'émetteur de Q 25, qui est appro-

ximativement égal à la polarisation PTA fondamentale Ce cou-

rant, moins le courant de base, est divisé de façon précise au niveau des collecteurs et il polarise les étages d'entrée appariés 10, 12 au moyen des transistors PNP en montage cascode

Q 30 et Q 31 mentionnés précédemment.

Un autre courant de polarisation est établi par Q 46

à partir de la tension de base du circuit miroir 112, produi-

sant une différence de courants Ce courant polarise Q 40 la résistance R 57 réduit légèrement le courant d'attaque de base de façon que la somme du courant de collecteur de Q 46 et du

courant de base de Q 41 soit approximativement égale au cou-

rant d'émetteur de Q 38 Cette compensation minimise l'erreur qui résulterait d'une différence entre les courants de base

de Q 38 et Q 40.

Q 17 assure une limitation du courant positif Lors-

que le courant de charge est suffisant pour produire environ 600 m V aux bornes de R 60, Q 17 devient conducteur et dérive le

courant de base dirigé vers Q 18, par l'intermédiaire de Q 23.

La fonction de Q 23 est de déconnecter la jonction collecteur-

base de Q 17 pendant l'attaque de charges négatives En l'ab-

sence de Q 23, la jonction collecteur-base de Q 17 serait une diode polarisée en sens direct branchée de la base de Q 43

vers la sortie.

Lorsque Q 17 devient conducteur de façon à dériver le courant d'attaque destiné à Q 18, la section d'amplificateur amène Q 41 à des niveaux de courant élevés jusqu'à ce qu'il soit surchargé Pour limiter la dissipation sur la puce, le

courant de collecteur de Q 41 est également limité Cette li-

mitation est accomplie au moyen de Q 42 et R 59 En fonctionne-

ment normal, R 59 n'a qu'un effet mineur, portant sur la réduc-

tion du gain de boucle Cependant, lorsque Q 41 est amené dans des conditions de forte surcharge, Q 51 permet à l'émetteur et donc à la base de devenir négatifs Lorsque ceci se produit,

la base de Q 42 devient également négative Dix fait que l'émet-

teur de Q 42 est connecté à l'émetteur de Q 31, la jonction ba-

se-émetteur de Q 42 commence à être polarisée en sens direct

par le courant d'attaque en excès dirigé vers Q 41 Il en ré-

sulte que le courant d'émetteur de Q 31 est dérivé, ce qui ré-

duit le courant d'attaque dirigé vers l'étage d'entrée de thermocouple, 10 Cette réduction réduit le courant d'attaque appliqué à Q 40 et Q 41 par l'intermédiaire de Q 16, jusqu'à ce

qu'un équilibre soit atteint.

Dans le cas d'tune surcharge de la sortie en sens po-

sitif, on utilise le courant de collecteur de Q 42 pour faire

fonctionner le circuit d'alarme Ce courant, qui est normale-

ment égal à zéro, s'élève si la sortie de l'amplificateur est surchargée ou si les entrées sont surchargées dans la direc-

tion qui fait passer la sortie à un potentiel positif Le cou-

rant de base de Q 34 dorme lieu à une telle surcharge d'entrée

si la broche d'entrée de thermocouple +IN est en circuit ou-

vert D'autre part, si la broche d'entrée de thermocouple -IN,

ou les deux broches (+) et (-) sont court-circuitées, le cou-

rant de collecteur de Q 16 tombe à zéro ce qui permet au cir-

cuit miroir de courant principal 12 de faire passer la base de

Q 40 à un potentiel positif Du fait que le signal d'entrée ap-

pliqué au circuit miroir par Q 10 n'est pas affecté par des surcharges de l'entrée de thermocouple, le collecteur de Q 37 effectue une excursion positive jusqu'à ce que la jonction base-émetteur de Q 39 devienne polarisée en sens direct A ce point, le courant de sortie du circuit miroir apparaît sur le collecteur de Q 39, qui est en fait branché en configuration

de base commune.

Pour n'importe quelle combinaison de surcharges, le courant de collecteur combiné de Q 39 et Q 42 s'élève à partir du niveau zéro normal Ce courant attaque la base de Q 19 qui attaque Q 21, dans une configuration Darlington Par conséquent, Q 21 est amené à l'état conducteur chaque fois qu'une surcharge existe La résistance R 61 est la résistance de limitation du

niveau de base pour Q 21, destinée à écouler le courant de fui-

te et le courant de fuite multiplié par 3, provenant de Q 19.

On suppose de façon générale que Q 21 est employé en tant qu'élément de commutation pour signaler la surcharge Du fait qu'il peut 4 tre connecté selon diverses configurations, une protection contre les surcharges est incorporée Le courant d'émetteur de Q 21, circulant dans R 62, produit une tension aux

bornes de la jonction base-émetteur de Q 20 Lorsque cette ten-

sion devient suffisamment grande, Q 20 devient conducteur et

dérive le courant d'attaque de base restant dirigé vers Q 19.

Le circuit atteint un équilibre avec un niveau de sécurité

pour le courant dans Q 21.

il 1 Le cot Lrant de collecteur de Q 19 n'est limité que par

le courant d'attaque de base disponible et par le A 3 de Q 19.

Le courant d'attaque de base est limité lorsque Q 21 fonctionne en mode à limitation de courant Si Q 21 est faiblement chargé, le courant de collecteur de Q 19 peut devenir très élevé On utilise une zone d'émetteur supplémentaire sur Q 21 en tant que

collecteur inversé pour commander le courant d'attaque de Q 19.

Si Q 21 est amené en saturation, la jonction collecteur-base -

est polarisée en direct Il en résulte que le collecteur in-

versé conduit et évacue le courant de base dirigé vers Q 19 qui est en excès par rapport à celui nécessaire pour maintenir Q 21

à l'état saturé.

Si la sortie d'alarme ou la sortie normale est sur-

chargée, la dissipation sur la puce augmente notablement le changement de température résultant perturbe la compensation de soudure froide et le signal de sortie peut présenter une erreur lorsque la surcharge est corrigée Le fonctionnement correct sera rétabli après refroidissement de la puce jusqu'à

la température ambiante.

Le circuit est conçu pour continuer de fonctionner

avec la tension d'alimentation négative réduite à zéro, à con-

dition que les tensions de sortie négatives ne soient pas exi-

gées Les points de réaction +C, -C, +T, -T et les points de

sortie sont disponibles de façon à pouvoir effectuer un ajus-

tage fin du circuit Les valeurs du circuit ont été sélection-

* nées pour l'utilisation avec des thermocoupies de type J, mais on peut changer notablement les rapports des diviseurs pour permettre l'utilisation avec des thermocouples autres que du type J.

On peut noter que la fonction de transfert tension-

courant des étages d'entrée 10, 12 est non linéaire, mais cette non linéarité n'apparaît pas dans le signal de sortie amplifié VOO Du fait qu'avec les deux étages appariés, la réaction fait que l'entrée inférieure ou de référence, 12, est

attaquée par le même signal différentiel que l'entrée supé-

rieure ou entrée de thermocouple, 10, la non linéarité n'entre

pas dans la fonction de transfert en boucle fermée d'ensemble.

La configuration de circuit décrite ci-dessus a été conçue pour permettre m 6 talomnge aise Un peut régler , la valeur appropriée la tension PTA qui apurant sur la borne

28, en ajustant R 50 ou R 51 De façon similaire, on peut ajus-

ter à la valeur appropriée la tension OTA qui apparaît sur la borne 32, en ajustant R 52 ou R 53, pour régler le zéro à O Cel- cius On peut régler le gain global de l'amplificateur en ajustant la résistance de réaction R 54, soit seule,soit en association avec ni ajustage supplémentaire portant sur les

résistances de réglage du zéro.

Une caractéristique spéciale de la configuration

d'amplificateur décrite ci-dessus consiste en ce que la ten-

sion de décalage résultante des entrées de l'amplificateur agit en série avec la tension PTA qui est appliquée à la borne

32 Des imperfections dans le processus de fabrication se ma-

nifestent de façon prédominante sous la forme de tensions de décalage PTA dans les amplificateurs Par conséquent, on voit que les effets de tels décalages et de la dérive des décalages sont virtuellement éliminés par un ajustage correct du réseau de résistances, comme décrit ci-dessus, de façon à fixer la valeur de la source PTA pour incorporer l'effet des tensions de décalage On peut considérer que la tension de décalage

PTA fait partie des tensions de compensation PTA, ce qui éli-

mine de telles tensions de décalage en tant que facteur d'er-

reur, du fait que l'amplificateur est ajusté pour donner une tension PTA résultante, comprenant le décalage, qui assure un fonctionnement exempt d'erreur On peut également noter que la polarisation de fonctionnement pour l'amplificateur est obtenue à partir de la source PTA, ce qui tend à faire en sorte que tous les décalages qui ont pour origine des effets decourants de polarisation soient proportionnels à la température absolue

(PTA).

L'amplificateur du mode de réalisation préféré décrit ici comporte également avantageusement des éléments de circuit destinés à faire en sorte que le signal de sortie corresponde

au signal d'entrée pour des tensions de thermocouple qui des-

cendent jusqu'à la tension de la ligne d'alimentation négative.

(V-)o Dans ce but, le circuit d'entrée de l'amplificateur 10 comprend une paire de transistors PNP Q 34/Q 35 qui sont capables

de fonctionner à de tels niveaux de tension.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir

du cadre de l'invention.

REVEDIOA Ti O O I S 1 Puce de circuit intégré à laquelle un thermocouple

peut etre connecté pour produire un signal de mesure de tempé-

rature avec compensation de la soudure de référence, caracté-

risée en ce que cette puce comprend: des moyens amplifica-

teurs ( 10, 12, 24) comportant des moyens d'entrée différen-

tiels ( 10, 12); des bornes d'entrée de thermocouple (+IN, -IN) connectées aux moyens d'entrée ( 10) et définissant une soudure de référence à la température de la puce lorsque celle-ci est connectée aux conducteurs du thermocouple ( 42); une structure

de source de signal sensible à la température ( 30, 34), connec-

tée aux moyens d'entrée ( 12) de façon additive par rapport au

signal de thermocouple, pour effectuer une compensation de sou-

dure de référence correspondant aux variations de la températu-

re de la puce; et un circuit de réaction négative ( 26) qui est connecté entre la sortie ( 24) des moyens amplificateurs et les moyens d'entrée ( 12), pour faire en sorte que la sortie des moyens amplificateurs suive les variations de la tension de thermocouple qui résultent de variations de la température de

mesure.

2 Puce de circuit intégré selon la revendication 1,

caractérisée en ce que la structure de source de signal com-

prend une source proportionnelle à la température absolue (PTA)

( 34).

3 Puce de circuit intégré selon la revendication 1,

caractérisée en ce qu'elle comprend une source de signal com-

plémentaire par rapport à la température absolue (CTA)( 30) qui

est connectée aux moyens d'entrée ( 12) des moyens amplifica-

teurs, pour leur appliquer une tension destinée à effectuer un

réglage du zéro de la compensation de soudure de référence.

4 Puce de circuit intégré selon la revendication 3, caractérisée en ce que la source de signal OTA ( 30) est conçue

de façon à produire un signal de compensation résultant réfé-

rencé à zéro degré Celsiuso 5 Puce de circuit intégré selon la revendication 1,

caractérisée en ce que la structure de source de signal com-

prend une source de signal PTA ( 34) et une source de signal CTA ( 30) produisant un signal de compensation résultant qui

est référencé à zéro degré Celsius.

6 Puce de circuit intégré selon la revendication 1,

caractérisée en ce que les moyens amplificateurs ( 10, 12, 24).

comprennent des premier et second amplificateurs différentiels appariés ( 10, 12) dont les sorties sont connectées ensemble en sommation; les bornes d'entrée de thermocouple (+IN, -IN) sont connectées au premier amplificateur différentiel ( 10)

et le circuit de réaction ( 26) est connecté à l'entrée du se-

cond amplificateur différentiel ( 12).

7 Puce de circuit intégré selon la revendication 6,

caractérisée en ce que la structure de source de signal sensi-

ble à la température ( 30, 34) est connectée à l'entrée du se-

cond amplificateur différentiel ( 12).

8 Puce de circuit intégré selon la revendication 7,

caractérisée en ce que la structure de source de signal sensi-

ble à la tempéirature comprend une source de signal PTA ( 34)

et une source de signal CTA ( 30).

9 Puce de circuit intégré selon la revendication 8, caractérisée en ce que le second amplificateur différentiel ( 12) comprend des première et seconde bornes d'entrée ( 32, 28); la source de signal PTA ( 34) est connectée à l'une ( 32) de ces

bornes d'entrée; et la source de signal CTA ( 30) est connec-

tée à l'autre borne d'entrée ( 28).

Puce de circuit intégré selon la revendication 1,

caractérisée en ce que la structure de source de signal sensi-

ble à la température ( 100) comprend un ensemble de transistors interconnectés (Q 1-Q 4) dont l'un au moins a une densité de courant notablement différente de celle d'un autre de ces

transistors, de façon à produire une tension PTA pour compen-

ser la soudure de référence.

11 Puce de circuit intégré selon la revendication 1,

caractérisée en ce que la structure de source de signal sensi-

ble à la température ( 100) comprend un transistor (Q 3) qui achemine un courant PTA de façon à produire entre sa base et

son émetteur une tension CTA pour la compensation de la sou-

dure de référence du thermocouple.

12 Puce de circuit intégré à laquelle un thermocouple

peut être connecté pour produire un signal de mesure de tempé-

ratture avec comoensation de la soudure ré_férersnce, carecté-

risée en ce qu'elle comprend: des moyens amplificateurs ( 10, 12, 24) qui comprennent des moyens d'entrée ( 10, 12) et des

moyens de sortie ( 24), ces moyens de sortie produisant un si-

gnal de mesure de sortie; des bornes d'entrée de thermocou-

ple (+IN, -IN) connectées aux moyens d'entrée ( 10); une struc-

ture de source de signal sensible à la température ( 30, 34)

connectée aux moyens d'entrée ( 12) pour effectuer une compen-

sation de soudure de référence correspondant aux variations de la température de la puce; un transistor d'alarme (Q 21); et un circuit (Q 19) connecté aux moyens amplificateurs ( 24) de façon à actionner le transistor d'alarme dans le cas o un

conducteur de thermocouple vient à Ctre en circuit ouvert.

13 Puce de circuit intégré-selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'on peut faire fonctionner ledit circuit (Q 19) de façon à actionner le transistor d'alarme

(Q 21) dans le cas d'une surcharge à la sortie des moyens am-

plificateurs ( 24).

14 Puce de circuit intégré selon la revendication

12, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de limita-

tion de courant (Q 20) connectés au transistor d'alarme (Q 21) pour empocher la circulation d'un courant excessif dans ce dernier. Amplificateur de thermocouple avec compensation de la soudure de référence, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier amplificateur différentiel ( 10) ayant un circuit d'entrée prévu pour recevoir le signal de thermocouple; un

second amplificateur différentiel ( 12) apparié au premier am-

plificateur différentiel ( 10); des moyens ( 24) destinés à combiner les signaux de sortie des deux amplificateurs ( 10, 12) pour produire un signal de sortie; un circuit de réaction ( 26) qui connecte la sortie des moyens de combinaison ( 24) à l'entrée du second amplificateur différentiel ( 12); et une structure de source de signal ( 30, 34) qui est connectée à

l'entrée du second amplificateur différentiel ( 12) pour effec-

tuer une compensation de la soudure de référence.

16 Amplificateur selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que les moyens de combinaison comprennent un ampli-

ficateur principal ( 24) qui réagit aux signaux de sortie des

deux amplificateurs différentiels ( 10, 12) et qui peut pro-

duire le signal de sortie.

17 Amplificateur selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que la structure de source de signal comprend une

source (PTA)( 34).

18 Amplificateur selon la revendication 17, caracté-

risé en ce que la structure de source de signal comprend des

moyens ( 30) destinés à régler le zéro du signal de compensa-

tion produit par la source PTA ( 34), pour établir un point de

référence à O D Celsius.

19 Amplificateur selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que les moyens de réglage du zéro comprennent une

source de signal CTA ( 30).

20 Puce de circuit intégré à laquelle un thermocou-

ple peut etre connecté pour produire un signal de mesure de

température avec compensation de la soudure de référence, ca-

ractérisée en ce qu'elle comprend: des moyens amplificateurs

comportant des moyens d'entrée ( 10, 12) et des moyens de sor-

tie ( 24); des bornes d'entrée de thermocouple (+IN, -IN) connectées aux moyens d'entrée ( 10); et une structure de source de signal sensible à la température ( 30, 34) connectée aux moyens d'entrée ( 12) pour effectuer une compensation de

soudure de référence correspondant à des variations de la tem-

pérature de la puce; cette structure de source de signal sen-

sible à la température définissant une température de référen-

ce de zéro degré Celsius.

21 Puce de circuit intégré selon la revendication , caractérisée en ce que la structure de source de signal comprend une source PTA ( 34) et une seconde source de signal ( 30) conçue de façon à régler le zéro de la compensation à

zéro degré Celsius.

22 Puce de circuit intégré selon la revendication

21, caractérisée en ce que la seconde source de signal com-

prend une source de signal OTA ( 30).

23 Puce de circuit intégré à laquelle un thermocou-

ple peut 4 tre connecté pour produire un signal de mesure de

température avec compensation de la soudure de référence, ca-

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ractérisée en ce qu'elle comprend: des moyens amplificateurs

comportant des moyens d'entrée ( 10, 12) et des moyens de sor-

tie ( 24); des bornes d'entrée de thermocouple (+IN, -IN) connectées aux moyens d'entrée; des moyens à transistors; et un circuit connecté aux moyens à transistors pour produire un

signal sensible à la température de la puce et faisant fonc-

tion de signal de compensation de soudure de référence, qui varie en correspondance avec les variations de la température de la puce, ce circuit comprenant des moyens qui appliquent le signal de compensation de soudure de référence aux moyens d'entrée ( 12) des moyens amplificateurs, pour qu'il agisse

conjointement au signal de thermocouple pour déterminer le si-

gnal de sortie des moyens amplificateurs.

24 Puce de circuit intégré selon la revendication

23, caractérisée en ce que les moyens à transistors compren-

nent des moyens ( 30) destinés à produire un signal de réglage

du zéro sous la dépendance de la température de la puce.

Puce de circuit intégré à laquelle un thermocou-

ple peut être connecté pour produire un signal de mesure avec compensation de la soudure de référence, caractérisée en ce qu'elle comprend: des moyens amplificateurs avec des moyens d'entrée ( 10, 12) et des moyens de sortie ( 24), ces moyens amplificateurs ayant une tension de décalage PTA; des bornes d'entrée de thermocouple (+IN, -IN) connectées aux moyens

d'entrée ( 10); et une source de signal PTA ( 34) qui est con-

nectée aux moyens d'entrée ( 12) pour effectuer une compensa-

tion de soudure de référence correspondant aux variations de la température de la puce, le signal de sortie de la source de signal PTA ( 34) étant réglable en niveau pour effectuer

le réglage du zéro de l'amplificateur avec les tensions de dé-

calage PTA effectivement combinées au signal de sortie de la

source de signal PTA ( 34) pour minimiser en pratique les ef-

fets d'erreur dus aux variations des tensions de décalage

sous l'effet de variations de la température de la puce.

26 Puce de circuit intégré selon la revendication , caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens ( 100, 102) destinés à fournir des courants de polarisation PTA aux moyens amplificateurs.

27 Puce de circuit intégré à laquelle un thermocou-

ple peut 4 tre connecté pour produire un signal de mesure de

température avec compensation de la soudure de référence, ca-

ractérisée en ce qu'elle comprend: des moyens amplificateurs comportant des moyens d'entrée ( 10, 12) et des moyens de sor-

tie ( 24); des bornes d'entrée de thermocouple,(+IN, -IN) con-

nectées aux moyens d'entrée ( 10); une structure de source de signal sensible à la température ( 30, 34) connectée aux moyens d'entrée ( 12) pour effectuer une compensation de soudure de

référence en correspondance avec les variations de la tempéra-

ture de la puce; des lignes d'alimentation positive et néga-

tive (V+, V-) pour les moyens amplificateurs; et un circuit qui fait partie des moyens amplificateurs et qui est destiné à commander le signal de sortie de ces derniers à des tensions de thermocouple qui descendent jusqu'à la-tension de la ligne

d'alimentation négative (V-).

28 Puce de circuit intégré selon la revendication 27, caractérisée en ce que les moyens d'entrée ( 10) des moyens amplificateurs comprennent une paire équilibrée de transistors

PNP (Q 34, Q 35) dont les bases sont connectées aux bornes d'en-

trée de thermocouple (+IN, -IN); et les collecteurs de ces transistors sont connectés à la ligne d'alimentation négative (V-).