專利名稱：熱電偶用放大電路以及溫度監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對熱電偶的兩端電壓進行放大的熱電偶用放大電路以及溫度監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，使用熱電偶進行溫度測量。在這種情況下，因為熱電偶的輸出電壓小，所以通過放大電路進行放大。圖4表示現(xiàn)有的熱電偶用放大電路的一例的電路結(jié)構(gòu)圖。在圖4中，在端子TC+和端子TC-之間連接一個熱電偶。端子TC+經(jīng)由電阻Rl接地，并且經(jīng)由串聯(lián)連接的電阻R2、R3接地。端子TC-經(jīng)由電阻R4接地，并且經(jīng)由串聯(lián)連接的電阻R5、R6與輸出端子6連接。
npn晶體管QO的集電極與基極經(jīng)由電流源2與電源Ncc連接，晶體管QO的發(fā)射極與電阻R5、R6的連接點連接。npn晶體管Ql的基極與晶體管QO的基極共同連接，晶體管Ql的集電極經(jīng)由電流源3與電源Vcc連接，晶體管Ql的發(fā)射極與電阻R2、R3的連接點連接。同樣地，npn晶體管Q2的基極與晶體管QO的基極共同連接，晶體管Q2的集電極經(jīng)由電流源4與電源Vcc連接，晶體管Q2的發(fā)射極與電阻R5、R6的連接點連接。晶體管Ql的集電極與運算放大器5的同相輸入端子連接，晶體管Q2的集電極與運算放大器5的反相輸入端子連接。晶體管Q1、Q2與晶體管QO構(gòu)成了電流反射鏡電路，晶體管Q1、Q2分別構(gòu)成了基極接地電路。由此，端子TC+、端子TC-之間的電壓通過基極接地的晶體管Q1、Q2被提供給運算放大器5，在運算放大器5中通過由電阻R5、R6決定的電壓增益(=R6/R5)放大后從端子6輸出。已知以下的技術(shù)經(jīng)由在差動對的第一、第二晶體管的共同發(fā)射極上連接的射極跟隨器電路，由電平移動二極管構(gòu)成第一渥爾曼(cascode)自舉電路的偏壓電路，在恒流電路和負(fù)供給電源-VCC之間設(shè)置第二渥爾曼自舉電路，通過射極跟隨器電路的電平移動電路，對該第二渥爾曼自舉電路的偏置電壓進行偏置(例如參照專利文獻I)?，F(xiàn)有的熱電偶用放大電路，因為通過基極接地來使用輸入部的晶體管Q1、Q2，所以從晶體管Q1、Q2的發(fā)射極經(jīng)由電阻R2、R5向端子TC+、TC-流入某種程度大的電流。因此，由于晶體管Q1、Q2的發(fā)射極電流的偏差、電阻R2、R3、R5、R6的電阻值的偏差、電阻R2與端子TC+之間的配線電阻、電阻R5與端子TC-之間的配線電阻的偏差，作為電阻R2、R3的連接點的A點的電位與作為電阻R5、R6的連接點的B點的電位成為不同的值。由此，放大電路的電壓增益變化(電壓增益不是R6/R5)，存在從端子6輸出的溫度檢測信號的精度惡化的問題。專利文獻I :日本特開平6-120747號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題提出的，其目的在于提供溫度檢測信號的精度提高的熱電偶用放大電路。 本發(fā)明的一個實施方式的熱電偶用放大電路，是對熱電偶的兩端電壓進行放大的熱電偶用放大電路，具有集電極接地的第一晶體管(Q11)，其集電極接地，所述熱電偶的一端的電壓提供給基極然后從發(fā)射極輸出；集電極接地的第二晶體管(Q12)，其集電極接地，所述熱電偶的另一端的電壓提供給基極然后從發(fā)射極輸出；基極接地的第三晶體管(Q14)，其基極為恒定電位，所述第一晶體管的輸出提供給發(fā)射極 然后從集電極輸出；基極接地的第四晶體管(Q15)，其基極為恒定電位，所述第二晶體管的輸出提供給發(fā)射極然后從集電極輸出；以及運算放大器(15)，其對所述第三晶體管的輸出與所述第四晶體管的輸出進行差動放大。優(yōu)選具有第一微調(diào)電路(12)，其被設(shè)置在所述第三晶體管的集電極與電源之間，調(diào)整電阻值；以及第二微調(diào)電路(13)，其被設(shè)置在所述第四晶體管的集電極與電源之間，調(diào)整電阻值。優(yōu)選所述第一或第二微調(diào)電路具有串聯(lián)連接的N (N為2以上的整數(shù))個電阻(R2(TR22);以及在所述多個電阻中的N-I個電阻各自的兩端之間并聯(lián)連接的熔斷器(22、23)。本發(fā)明的一個實施方式的溫度監(jiān)視系統(tǒng)，具有輸出與檢測溫度對應(yīng)的兩端電壓的多個熱電偶(31a 31c);放大所述多個熱電偶各自的兩端電壓的多個上述第一或第二項所述的熱電偶用放大電路(30a 30c);多路復(fù)用器(33)，其依次選擇并輸出所述多個熱電偶用放大電路輸出的溫度檢測信號；AD變換器(35)，其使所述多路復(fù)用器的輸出信號數(shù)字化；以及微型計算機(37)，向其供給所述AD變換器輸出的數(shù)字溫度檢測信號。上述括號內(nèi)的參照符號是為了容易理解而附加的，只是一個例子，并不限于附圖的形式。根據(jù)本發(fā)明，能夠提高溫度檢測信號的精度。


圖I是本發(fā)明的熱電偶用放大電路的一個實施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是微調(diào)電路的一個實施方式的電路圖。圖3是使用本發(fā)明的熱電偶用放大電路的溫度監(jiān)視系統(tǒng)的一個實施方式的結(jié)構(gòu)框圖。圖4是現(xiàn)有的熱電偶用放大電路的一例的電路結(jié)構(gòu)圖。符號說明ll、31a、31b、31c 熱電偶12、13微調(diào)電路14電流源15運算放大器22、23 熔斷器30a、30b、30c熱電偶用放大電路32、36 穩(wěn)壓器33多路復(fù)用器
35AD 變換器37微型計算機Cll電容器011、16晶體管町1 1 22電阻
具體實施例方式以下根據(jù)

本發(fā)明的實施方式。
圖I表示本發(fā)明的熱電偶用放大電路的一個實施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。在圖I中，在端子TC+與端子TC-之間連接熱電偶11。端子TC+經(jīng)由下拉用電阻Rll接地，并且經(jīng)由串聯(lián)連接的電阻Rl2、Rl3接地。端子TC-經(jīng)由下拉用電阻R14接地，并且經(jīng)由串聯(lián)連接的電阻R15、R16與輸出端子16連接。電阻R12 R16的電阻值例如設(shè)定為R12=R15、R13=R16。在作為町2、! 13的連接點的六點連接？即晶體管011的基極，并且連接用于除去噪音的電容器Cll的一端，電容器Cll的另一端接地。晶體管Qll的集電極接地，晶體管Qll的發(fā)射極與npn晶體管Q14的發(fā)射極連接。在作為R15、R16的連接點的B點連接pnp晶體管Q12的基極，并且連接pnp晶體管Q13的基極。晶體管Q12的集電極接地，晶體管Q12的發(fā)射極與npn晶體管Q15的發(fā)射極連接。晶體管Q13的集電極接地，晶體管Q13的發(fā)射極與npn晶體管Q16的發(fā)射極連接。即，晶體管Qll、Q12、Q13分別構(gòu)成了集電極接地電路。晶體管Q14的基極與晶體管Q16的基極共同連接，晶體管Q14的集電極經(jīng)由作為電流源的微調(diào)電路12與電源Vcc連接。晶體管Q15的基極與晶體管Q16的基極共同連接，晶體管Q15的集電極經(jīng)由作為電流源的微調(diào)電路13與電源Vcc連接。晶體管Q16的基極和集電極經(jīng)由電流源14與電源Vcc連接。晶體管Q14的集電極與運算放大器15的同相輸入端子連接，晶體管Q15的集電極與運算放大器15的反相輸入端子連接。晶體管Q14、Q15與晶體管Q16構(gòu)成了電流反射鏡電路，由此,使基極為恒定電位的晶體管Q14、Q15構(gòu)成了基極接地電路。由此，端子TC+、TC_之間的電壓通過發(fā)射極接地的晶體管Q11、Q12，并通過基極接地的晶體管Q14、Q15被提供給運算放大器15，在運算放大器15中通過由電阻R15、R16決定的電壓增益(=R16/R15)被放大后從端子16輸出。在本實施方式中因為設(shè)置了集電極接地的晶體管Qll、Q12，所以在晶體管Q11、Q12的基極A點、B點流入的電流與以往相比大幅減小。所以，A點的電位與B點的電位的變化與以往相比大幅減小，放大電路的電壓增益的變化與以往相比大幅減小(將電壓增益大體固定為R16/R15)，從端子16輸出的溫度檢測電壓的精度提高。(微調(diào)電路的結(jié)構(gòu))圖2表示微調(diào)電路12、13的一個實施方式的電路圖。微調(diào)電路由以下部件構(gòu)成在端子20、21之間串聯(lián)連接的電阻R20、R21、R22 ;在電阻R21的兩端之間并聯(lián)連接的熔斷器22 ;在電阻R22兩端之間并聯(lián)連接的熔斷器23。在此，當(dāng)把電阻R20的電阻值設(shè)為數(shù)百歐姆(Q )時，把電阻R21的電阻值設(shè)為數(shù)歐姆(Q )，把電阻R22的電阻值設(shè)為電阻R21的電阻值的1/2左右。在電阻R22和電阻R21之間還可以串聯(lián)連接在兩端之間并聯(lián)連接了熔斷器的I個或多個電阻。即，微調(diào)電路具有串聯(lián)連接的N (N為2以上的整數(shù))個電阻和在上述多個電阻中的N-I個電阻各自的兩端之間并聯(lián)連接的熔斷器。在此，在制造當(dāng)初，熔斷器22、23導(dǎo)通，微調(diào)電路的電阻值(端子20、21之間)為R20，當(dāng)通過激光微調(diào)將熔斷器22或23切斷時，微調(diào)電路的電阻值成為R20+R21或R20+R22，此外，當(dāng)通過激光微調(diào)將熔斷器22和23切斷時，微調(diào)電路的電阻值成為R20+R21+R22。在圖I的熱電偶用放大電路中，因為使用了輸入阻抗小的基極接地的晶體管Q14、Q15，所以在混入了噪音電流時上述輸入阻抗引起的電壓變化減小，能夠增大抗噪音性。此夕卜，基極接地的晶體管Q14 (或Q15)的電壓增益為微調(diào)電路12 (或13)的電阻值除以晶體管Q14 (或15)的發(fā)射極電阻值所得到的值。因此，通過使用激光微調(diào)來調(diào)整微調(diào)電路12(或13)的電阻值，能夠容易地進行在運算放大器15的同相輸入端子、反相輸入端子上分別連接的C點與D點之間的偏置調(diào)整(例如使偏置為零)。
(熱電偶用放大電路的結(jié)構(gòu))圖3表示使用了本發(fā)明的熱電偶用放大電路的溫度監(jiān)視系統(tǒng)的一個實施方式的結(jié)構(gòu)框圖。在圖3中，熱電偶用放大電路30a、30b、30c分別是圖I所示的電路結(jié)構(gòu)的熱電偶用放大電路，放大并輸出熱電偶31a、31b、31c的檢測電壓。熱電偶31a、31b、31c例如檢測放置在燒爐中的三個煤氣燃燒器各自的溫度。從模擬電路用穩(wěn)壓器32分別向熱電偶用放大電路30a、30b、30c供給電源Vcc，把熱電偶用放大電路30a、30b、30c分別輸出的溫度檢測信號提供給多路復(fù)用器33。模擬電路用穩(wěn)壓器32向熱電偶用放大電路30a、30b、30c以及AD變換器35供給把從端子34供給的電源穩(wěn)定后的電源Vcc。數(shù)字電路用穩(wěn)壓器36與模擬電路用穩(wěn)壓器32同樣地向微型計算機37供給把從端子34供給的電源穩(wěn)定后的電源。如此將模擬電路用穩(wěn)壓器32和數(shù)字電路用穩(wěn)壓器36分離的原因在于，盡可能地防止數(shù)字電路(微型計算機37)產(chǎn)生的高頻噪音混入到熱電偶用放大電路30a、30b、30c或AD變換器35中。微型計算機37向多路復(fù)用器33供給選擇指示信號，使多路復(fù)用器33按照時間序列選擇熱電偶用放大電路30a、30b、30c輸出的溫度檢測信號，然后提供給AD變換器35。AD變換器35對被提供的溫度檢測信號進行模擬/數(shù)字變換，把得到的數(shù)字溫度檢測信號提供給微型計算機37。微型計算機37通過把3種上述數(shù)字溫度檢測信號與預(yù)定的閾值進行比較來判斷三個煤氣燃燒器是否已經(jīng)著火或者是否失火，并把其判斷結(jié)果存儲在內(nèi)置的存儲器中，根據(jù)該數(shù)字溫度檢測信號，用于針對未圖示的三個煤氣燃燒器的報警處理等控制處理。
權(quán)利要求
1.一種對熱電偶的兩端電壓進行放大的熱電偶用放大電路，其特征在于，具有 集電極接地的第一晶體管，其集電極接地，所述熱電偶的一端的電壓提供給基極然后從發(fā)射極輸出； 集電極接地的第二晶體管，其集電極接地，所述熱電偶的另一端的電壓提供給基極然后從發(fā)射極輸出； 基極接地的第三晶體管，其基極為恒定電位，所述第一晶體管的輸出提供給發(fā)射極然后從集電極輸出； 基極接地的第四晶體管，其基極為恒定電位，所述第二晶體管的輸出提供給發(fā)射極然后從集電極輸出；以及 運算放大器，其對所述第三晶體管的輸出與所述第四晶體管的輸出進行差動放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱電偶用放大電路，其特征在于， 具有 第一微調(diào)電路，其被設(shè)置在所述第三晶體管的集電極與電源之間，調(diào)整電阻值；以及 第二微調(diào)電路，其被設(shè)置在所述第四晶體管的集電極與電源之間，調(diào)整電阻值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱電偶用放大電路，其特征在于， 所述第一或第二微調(diào)電路具有 串聯(lián)連接的N個電阻，N為2以上的整數(shù)；以及 在所述多個電阻中的N-I個電阻各自的兩端之間并聯(lián)連接的熔斷器。
4.一種溫度監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于，具有 輸出與檢測溫度對應(yīng)的兩端電壓的多個熱電偶； 對所述多個熱電偶各自的兩端電壓進行放大的多個權(quán)利要求I或2所述的熱電偶用放大電路； 多路復(fù)用器，其依次選擇并輸出所述多個熱電偶用放大電路輸出的溫度檢測信號； AD變換器，其使所述多路復(fù)用器的輸出信號數(shù)字化；以及 微型計算機，向其供給所述AD變換器輸出的數(shù)字溫度檢測信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溫度檢測信號的精度提高的熱電偶用放大電路以及溫度監(jiān)視系統(tǒng)。所述熱電偶用放大電路具有集電極接地的第一晶體管(Q11)，其集電極接地，熱電偶的一端的電壓提供給基極然后從發(fā)射極輸出；集電極接地的第二晶體管(Q12)，其集電極接地，熱電偶的另一端的電壓提供給基極然后從發(fā)射極輸出；基極接地的第三晶體管(Q14)，其基極為恒定電位，第一晶體管的輸出提供給發(fā)射極然后從集電極輸出；基極接地的第四晶體管(Q15)，其基極為恒定電位，第二晶體管的輸出提供給發(fā)射極然后從集電極輸出；以及運算放大器(15)，其對第三晶體管的輸出與第四晶體管的輸出進行差動放大。
文檔編號G01K7/02GK102798479SQ201210164638
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者山口公一 申請人:三美電機株式會社