[實用新型]芯片內部溫度控制裝置以及實驗儀

有效

• 申請號: 201320069088.3
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN203178831U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 雷撼;張凱;宋建平
• 申請（專利權）人: 南京千韻電子科技有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;G01R31/26;G01N25/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 朱慶華

1.?一種芯片內部溫度控制裝置，其特征是包括電源模塊、處理器、驅動電路、半導體芯片、控溫旋鈕、顯示單元、模數轉換器和數模轉換器；電源模塊為本芯片內部溫度控制裝置提供帶電源；

控溫旋鈕連接處理器的溫控信號輸入端；

所述半導體芯片上集成了至少三個相互獨立的三極管；這些三極管中包括：含有用于被測PN結的測量用三極管、用于加熱的片內加熱三極管和用于測量芯片內部溫度的片內感溫三極管；

所述測量用三極管的基極、發射極和集電極上分別連接有接線端子，接線端子分別標識為b、e和c；

所述處理器的加熱電流信號輸出端通過數模轉換電路連接控制驅動電路，驅動電路的驅動電流輸出端連接片內加熱三極管基極和發射極，該基極和發射極之間的PN結作為加熱模塊，PN結上的電流可調；

所述片內感溫三極管的基極電流Ib和集電極電壓Uc恒定，片內感溫三極管的基極b和發射極e之間的電壓信號經放大和經模數轉換器轉換后傳給處理器的片內溫度信號輸入端；?

所述顯示單元連接處理器的顯示信號輸出端。

2.一種基于芯片級PN結溫度控制的實驗儀，其特征是包括：

A、電源箱：電源箱內置有交/直流轉換電源；電源箱給顯示臺和電路演示板提供工作電壓；

B、電路演示板：電路演示板上載有電壓調節器、電阻Ri、電阻Rf、運算放大器、電源測量接線端子、實驗用三極管接入接線端子、PN結電壓測量接線端子和運算放大器輸出電壓測量接線端子，它們按照實驗電路布置在電路演示板上；

C、顯示臺：顯示臺包括電流表、電壓表和多量程電壓表；

其特征是還包括：

D、控溫臺：電源箱給溫控臺提供工作電壓；

所述控溫臺包括處理器、驅動電路、半導體芯片、控溫旋鈕、顯示單元、模數轉換器和數模轉換器；

控溫旋鈕連接處理器的溫控信號輸入端；

所述半導體芯片上集成了至少三個相互獨立的三極管；這些三極管中包括：含有用于被測PN結的測量用三極管、用于加熱的片內加熱三極管和用于測量芯片內部溫度的片內感溫三極管；

所述測量用三極管的基極、發射極和集電極上分別連接有接線端子，接線端子分別標識為b、e和c；

所述處理器的加熱電流信號輸出端通過數模轉換電路連接控制驅動電路，驅動電路的驅動電流輸出端連接片內加熱三極管基極和發射極，該基極和發射極之間的PN結作為加熱模塊，PN結上的電流可調；

所述片內感溫三極管的基極電流Ib和集電極電壓Uc恒定，片內感溫三極管的基極b和發射極e之間的電壓信號經放大和經模數轉換器轉換后傳給處理器的片內溫度信號輸入端；?

所述顯示單元連接處理器的顯示信號輸出端。

3.根據權利要求2所述的基于芯片級PN結溫度控制的實驗儀，其特征是

A、交/直流轉換電源的直流輸出端包括：為控溫臺和顯示臺供電的兩路相同的直流固定5V電壓輸出端和一路為電路演示板供電的直流可變電壓輸出端，該可變電壓輸出端輸出電壓為0～1.5V可變的正向電壓和0～9V可變的反向電壓；

B、所述電壓調節器的輸入端設有與電源箱的可變電壓輸出端對應的接線端子；電壓調節器的調節旋鈕露在電路演示板的表面；

所述電壓調節器輸出端的“+”極端通過導線連接PN結電壓測量接線端子的“-”極端，PN結電壓測量接線端子的“-”極端通過導線分別連接三極管接入接線端子基極b端和運算放大器輸出電壓Vo測量接線端子的“-”極端；

所述運算放大器輸出端的“-”?極端通過導線連接電阻Ri的一端；電阻Ri的另一端通過導線連接PN結電壓測量接線端子的“-”極端，并且該段導線上還設有接線端子；PN結電壓測量接線端子的“-”極端通過導線連接三極管接入接線端子發射極e端；

所述運算放大器的低電平“-”輸入端通過導線連接三極管接入接線端子集電極c端；運算放大器的高電平“+”輸入端通過導線連接三極管接入接線端子基極b端；運算放大器的輸出端通過導線連接運算放大器輸出電壓測量接線端子的“+”極端；所述電阻Rf通過導線并聯接在運算放大器高電平“+”輸入端和運算放大器的輸出端；

C、所述電流表是測量流經Ri的電流的、電壓表是測量PN結兩端的電壓的和多量程電壓表是測量運算放大器輸出電壓的。

4.根據權利要求3所述的基于芯片級PN結溫度控制的實驗儀，其特征是所述所述Rf有阻值不同的兩個反饋電阻，兩個Rf通過撥動開關選擇接入電路。

5.根據權利要求2、3或4所述的基于芯片級PN結溫度控制的實驗儀，其特征是所述控溫臺還包括環境溫度傳感器，環境溫度傳感器的輸出端連接處理器的環境溫度信號輸入端。