Прибор для определения выводов структуры и коэффициента передачи тока транзисторов
Предлагаемый прибор предназначен для определения расположения выводов коллектора, базы и эмиттера на корпусах биполярных транзисторов малой, средней и большой мощности, определения структуры (n-p-п или p-n-p), а также измерения коэффициента передачи по току в схеме с общим эмиттером (п21Э). Для полевых транзисторов с изолированным затвором со встроенным и индуцированным каналом определяются расположения выводов (сток, исток, затвор) и тип проводимости канала (п или р). Дополнительно прибор можно использовать как вольтметр постоянного тока. Вся информация выводится на два ЖК индикатора.
Основные технические характеристики:
В режиме определителя для биполярных транзисторов ток базы при измерении П21Э
маломощные, мкА .........20
средней и большой
мощности, мА................1
составные, мА..............0 1
Максимальное измеряемое значение п21Э
обычные .................1999
составные, тысячи .......19,99
Нижний предел измерения П21Э
маломощные ...............40
составные.................200
средней и большой
мощности..................20
Время определения, с, не
более........................0,2
В режиме вольтметра пределы измеряемого постоянного напряжения, В . .0,00...19,99
Входное сопротивление, МОм .....10
Напряжение питания, В.....5 (четыре
Ni-MH аккумулятора типоразмера АА, AAA) Максимальный потребляемый ток (при измерении
п21э),А.......................2,2
Ток потребления в режиме ожидания или вольтметра, м А .........................2
Рис. 1
Схема прибора показана на рис. 1. Индикация выводов биполярных транзисторов - коллектор, база, эмиттер - и полевых - сток, затвор, исток - осуществляется на ЖК индикаторе HG2 символами "С", "b", "Е" соответственно, а состояние неопределенности - символами "b", "b", "Ь". Структура биполярных транзисторов (n-p-п или p-n-р) и тип проводимости канала (п или р) полевого транзистора индицируются на этом же индикаторе символами "п" или "Р" соответственно.
Назначение переключателей и кнопок. В положении "Сост." переключателя SA1 производится тестирование составных транзисторов, в положении "Обычн." - обычных, для полевых транзисторов положение переключателя может быть любым. При нажатии на кнопку SB1 "Мощн." тестируются транзисторы средней и большой мощности, а также полевые со встроенным каналом. В положении "п21э" переключателя SA2 производится измерение этого параметра биполярных транзисторов а в положении "U" прибор работает как вольтметр с пределом измерения постоянного напряжения 19,99 В. В последнем случае при нажатии на кнопку SB2 "Бат." на индикаторе HG1 отображается значение напряжения питания (аккумуляторной батареи).
Прибор состоит из двух основных узлов - вольтметра и определителя выводов транзисторов. Вольтметр собран на АЦП DD10 с выводом информации на ЖК индикатор HG1. На этом же индикаторе отображается значение п21Э биполярного транзистора. Напряжение питания -4,5 В АЦП DD10 получает от преобразователя напряжения, собранного на логическом элементе DD1.1, инвертирующем выпрямителе на диодах VD1, VD4, конденсаторах С5, С8, а преобразователь уровня DD3 - от выпрямителя с удвоением напряжения на элементах VD2, VD3, С6, С7 напряжение питания 9,8 В. Один из входов логического элемента DD1.1 соединен с выходом задающего генератора АЦП DD10, работающего на частоте 50 кГц.
С выхода BP (вывод 21) АЦП DD10 прямоугольные импульсы с частотой следования 62,5 Гц поступают на вход логического элемента DD7.2, а его выходной сигнал является тактовым для работы определителя. Импульсы с выхода этого элемента поступают на элементы D, Е и F трех старших разрядов ЖК индикатора HG2, которые индицируются постоянно, поскольку их выключения при отображении символов "С", "Ь" и "Е" не требуется Импульсы напряжения с выхода элемента DD7.2 поступают также на входы элементов DD5.3, DD5.4 и DD2.4, DD14.4, DD15.4, DD12.3, на выходе которых, в зависимости от сигналов определителя, формируются управляющие сигналы для элементов А или С в тех же разрядах и элементов F, А и В в младшем разряде ЖК индикатора HG2.
С выхода элемента DD5.3 тактовые импульсы через интегрирующую цепь R21C12 поступают на счетчик DD4 с коэффициентом деления 128. Через каждые 2 с при очередном спаде входного импульса на его выходе появляется напряжение высокого уровня, из которого дифференцирующей цепью R1C3 формируется импульс сброса всего устройства в исходное состояние и повторный запуск. Поскольку у микросхем серии 74АС (отечественный аналог серия КР1554) малые длительности переключения, нестабильно воспринимаемые счетными входами микросхем серии К561 и их аналогов, введены интегрирующие цепи R21C12 и R23C4, увеличивающие фронты и спады импульсов с выходов элементов DD5.3 и DD5.4 до 2 мкс. Импульсы с цепи R21C12 поступают также на вывод СОМ индикатора HG2, а через элементы исключающее ИЛИ DD8.1-DD8.4 - на элементы G в трех старших и элементы Е и G в младшем разрядах ЖК индикатора HG2.
Тестируемый транзистор своими выводами подключают к клеммам XS1, XS2, XS3, которые соединены с выходами мощного трехканального коммутато ра, собранного на полевых переключательных транзисторах VT1-VT4, VT8, VT9. Управляющие сигналы для них формируются на выходах элементов микросхемы преобразователя уровней DD3, которые использованы как буферные элементы. К выходам мощного коммутатора подключены три идентичные токозадающие цепи резисторов R3 R5, R12R17R19 и R24R26R27, переключаемые маломощным, также трехканаль-ным, коммутатором, собранном на ключах DD13.1-DD13.4, DD16.3, DD16.4.
Определение выводов осуществляется путем периодического изменения состояния выходов мощного коммутатора - изменяется комбинация открытых и закрытых транзисторов VT1 - VT4, VT8, VT9. В каждый момент будет открыт только один из транзисторов VT1, VT3, VT8, поэтому один из выводов тестируемого транзистора будет подключен к линии питания 5 В. В то же время в другом канале открыт один из транзисторов VT2, VT4, VT9 и второй вывод тестируемого транзистора соединен с резистором R6, который выполняет функции датчика выходного тока транзистора. В третьем канале мощного коммутатора оба полевых транзистора закрыты, но к его выходу в этот момент будет подключена вся или часть одной из токозадающих резистивных цепей в зависимости от состояния маломощного коммутатора. Такая цепь предназначена для подачи тока в базу биполярного транзистора (или напряжения на затвор полевого), через нее дважды в одном состоянии мощного коммутатора производится "опрос" базы или затвора, сначала для n-p-п структуры (п-канала), затем для p-n-р (р-канала).
Рис. 2
Полный цикл тестирования транзистора включает в себя шесть комбинаций состояния мощного коммутатора, при этом каждый вывод транзистора будет подключен по два раза как коллектор, база и эмиттер (сток, затвор, исток). При одной из комбинаций выводы окажутся подключенными так, что в резистив-ной цепи, соединенной с закрытыми транзисторами коммутатора, появится ток, который принимается за базовый, а он, как известно, вызывает появление выходного коллекторного (и эмиттерного) тока. На рис. 2 показаны упрощенные схемы включения транзисторов при определении выводов. Наличие выходного тока вызовет появление напряжения на датчике тока R6, которое фиксирует состояние коммутатора, и на ЖК индикаторах HG1, HG2 отображается соответствующая информация.
Однако появление напряжения на датчике является только необходимым, но недостаточным условием для правильного определения выводов. Во-первых, в двух комбинациях последовательно с резистором R6 к источнику питания будет подключен один из прямосмещенных р-n переходов (коллекторный или эмиттерный) биполярного транзистора, и на этом резисторе будет напряжение около 4,3 В. Выявить такое ложное определение достаточно просто: при смене точки подключения резистора R (рис. 2) от +5 В на общий провод, или наоборот, выходной ток практически не изменится. Во-вторых, из-за переходных процессов в моменты смены состояний мощного коммутатора на резисторе R6 возникают импульсы напряжения. Процесс определения во время возникновения этих импульсов блокируется. В-третьих, при инверсном включении транзистора через него также протекает ток, но его значение мало, и такое ложное определение можно исключить с помощью порогового устройства. Наконец, транзистор может оказаться просто пробитым или клеммы Х1- ХЗ случайно замкнуты. Все перечисленные факторы учтены в схеме прибора.
Прежде чем перейти к описанию процесса определения выводов, рассмотрим работу порогового устройства, собранного на ОУ DA1.2 и транзисторе VT11. Инвертирующий вход этого ОУ подключен к резистору R6, а неинверти-рующий - к источнику образцового напряжения 0,5 В, собранного на резисторах R22, R25 и стабилизаторе тока на транзисторе VT10 и резисторе R29. Это напряжение задает нижний порог для определения выводов транзистора исходя из минимально заданного значения h21э- В подавляющем большинстве случаев инверсный режим тестируемого транзистора при этих параметрах не обнаружится. При переключении порогового устройства положительный перепад напряжения с резистора R32 поступает на вход С триггера DD6.1 для фиксации состояния мощного коммутатора, "опроса" базы и начала измерения h2i3-Рассмотрим работу определителя при подключенном тестируемом транзисторе в положении "h2i3" переключателя SA2 с момента появления очередного импульса сброса. На выходе 0 счетчика-дешифратора DD9 установится напряжение высокого уровня. Это напряжение поступает на вход S триггера DD6.1, и на его инверсном выходе примерно на 8 мс формируется напряжение низкого уровня, которое поступает на один из входов элемента ИЛИ-НЕ DD5.4 и необходимо для защиты отложного определения при переходных процессах в коммутаторе. По истечении этого временного интервала на выходе элемента DD5.4 появляется тактовый импульс, вызывающий переключение триггера DD6.2, а затем и счетчика-дешифратора DD9. На его выходе 1 установится напряжение высокого уровня, и начинается цикл определения выводов.
Выходы счетчика-дешифратора DD9 соединены с входами элементов DD11.1 -DD11.4, DD12.1, DD12.2 так, что на выходах этих элементов формируются сигналы управления трехканальным коммутатором. Эти же сигналы совместно с выходными сигналами триггера DD6.2 управляют работой трех идентичных преобразователей кода для отображения буквенных символов "С", "Ь" и "Е" в трех старших разрядах ЖК индикатора HG2. Преобразователи выполнены на элементах DD1.2-DD1.4, DD2.1 - DD2.4, DD7.1, DD7.3, DD7.4, DD8.1, DD8.2, DD8.4, DD14.1-DD14.4 и DD15.1-DD15.4. Управление состоянием транзисторов мощного коммутатора (открыты/закрыты) осуществляется, как уже указывалось выше, через преобразователи уровня DD3.1-DD3.6, которые преобразуют входные сигналы напряжением 5 В в выходные напряжением около 10 В, необходимые для надежного открывания транзисторов VT1-VT4, VT8, VT9.
На входы элементов DD5.1, DD5.2 поступают два импульсных сигнала (меандр): с периодом следования 32 мс - с инверсного выхода триггера DD6.2 и тактовый 16 мс - с выхода элемента DD5.4. Из этих напряжений на выходах элементов DD5.1, DD5.2 формируются импульсы длительностью по 8 мс с периодом следования 32 мс. Сначала импульс - на выходе первого элемента, а по его окончании - на выходе второго. Назначение первого импульса - защита от ложного определения, он поступает на вход D триггера DD6.1, и на его инверсном выходе продолжает удерживаться напряжение низкого уровня, разрешая прохождение тактовых импульсов на выход DD5.4. Назначение второго импульса - "опрос" базы (затвора) тестируемого транзистора. К выходу элемента DD5.2 подключены три упомянутые выше цепи резисторов R3-R5, R12R17R19 и R24R26R27. Выбор одного, двух или трех резисторов, а значит, и тока базы определяется положением контактов переключателя SA1 и кнопки SB1, при этом аналоговые ключи DD13.1-DD13.4, DD16.3, DD16.4 отключают и подключают соответствующие резисторы в этих цепях. "Опрос" начинается со структуры n-p-п - на 8 мс резисторы этих цепей будут подключены к линии питания 5 В. Если при этом на датчике тока R6 не возникает импульс с напряжением больше порогового, то по истечении этого временного интервала на 16 мс резисторы этих цепей будут соединены с общей линией питания - осуществляется "опрос" базы для структуры р-п-р. Если и в этом случае на датчике R6 не возникает указанный импульс, то по истечении отведенного времени счетчик-дешифратор DD9 переходит в следующее состояние - изменяется комбинация открытых и закрытых транзисторов мощного коммутатора, вновь повторяется процедура защиты от ложного определения и "опроса" базы. Необходимо напомнить, что опрос происходит только в канале с закрытыми транзисторами мощного коммутатора, так как действия остальных резистивных цепей блокированы открытыми транзисторами.
Когда на резисторе R6 появится напряжение больше порогового, компаратор на ОУ DA1.2 переключится и на вход С триггера DD6.1 поступит импульс, который переключит его в состояние с напряжением высокого логического уровня на инверсном выходе. Откроется транзистор VT7, и вход АЦП DD10 через аналоговый ключ DD16.2 будет подключен к второму датчику тока - резистору R14 для измерения п21э маломощного тестируемого транзистора. При нажатии на кнопку SB1 откроется транзистор VT6, а через открытый аналоговый ключ DD16.1 открывающее напряжение поступит на затвор транзистора VT5. Параллельно резистору R6 будет подключен резистор R9, а параллельно R14 - резистор R13, в этом случае тестируются транзисторы средней и большой мощности.
На ЖК индикаторе HG1 отобразится значение коэффициента передачи тока тестируемого транзистора, а на индикаторе HG2 (слева-направо) - буквенные символы наименований выводов, в правом разряде - буквенный символ структуры биполярного или типа канала полевого транзистора (рис. 3). При отсутствии или неисправности тестируемого транзистора, малого значения п21э переключение счетчика DD9 не прекращается до момента, пока на его выходе 7 не сформируется напряжение высокого уровня, которое поступит на вход R триггера DD6.1, и на ЖК ин-дикаторе HG2 появятся три символа "b", "Ь", "Ь" (рис. 4).
Переключение счетчика DD9, как по входу CN при успешном определении выводов, так и по входу R принеопределенности, вызывает прекращение поступления тактовых импульсов с выхода элемента DD5.4, а значит, фиксирование состояния выходов мощного коммутатора и преобразователей кода до прихода следующего импульса сброса через 2 с.
При определении выводов полевых транзисторов, имеющих малое сопротивление открытого канала, а также составных биполярных с п21Э более двадцати тысяч, возможно протекание больших токов. Поэтому в прибор введен узел ограничения тока, собранный на ОУ DA1.1 и транзисторе VT7. На неинвертирующий вход ОУ DA1.1 поступает образцовое напряжение 220 мВ. При увеличении тока через тестируемый транзистор до 2,2 А (для мощных транзисторов) или 44 мА (для маломощных) напряжение на истоке транзистора VT7 превысит образцовое, напряжение на затворах транзисторов VT5 и VT7 уменьшится и ток через тестируемый транзистор будет ограничен. На ЖК индикаторе HG1 будет выведен признак перегрузки по току - единица в старшем разряде.
Выходной сигнал элемента DD12.4 предназначен для индикации десятичной точки в третьем разряде ЖК индикатора HG1 для отображения значения п21Э в тысячах при тестировании составных транзисторов и напряжения в режиме вольтметра. Для измерения постоянных напряжений переключатель SA2 переводят в положение "U", а к гнездам XS4, XS5 "Вольтметр" подсоединяют измерительные щупы. В этом режиме можно контролировать напряжение питания прибора, нажав на кнопку SB2 "Бат.", а также определять расположение выводов и структуру тестируемых транзисторов без измерения h2i3.
Резистор R13 изготовлен из отрезка манганинового или константанового провода, остальные - постоянные резисторы С2-23, МЛТ или для поверхностного монтажа РН1-12, причем R30 составлен из нескольких соединенных последовательно, подстроенный резистор - СПЗ-38Б. Конденсаторы - керамические К10-17 или для поверхностного монтажа. Применение диодов Шотки 1N5818 (VD2, VD3) обосновано получением максимального напряжения питания микросхемы DD3, эти диоды заменимы Ha1N5817, 1 N5819 или Д310.
Основной критерий при замене указанных на схеме полевых транзисторов - минимальное сопротивление канала открытого транзистора. Для транзисторов мощного коммутатора и VT7 не более 0,1 Om,VT5 -0,01 Ом,а/Т6 - 2 Ом при напряжении затвор-исток 4,5 В. Транзистор 2SK241 заменим любым маломощным с напряжением отсечки 0,5...1,5 В. ОУ LM358N можно заменить на ОУ LM158, LM258, LM2904. Переключатели - ВЗОЗЗ, кнопка - ТС-0108, гнезда Х1-ХЗ - позолоченные от разобранной розетки отечественного разъема 2РМТ.
Все детали монтируют на двух универсальных макетных платах размерами 60x90 мм каждая, закрепленных друг над другом. На верхней плате установлено большинство микросхем, индикаторы, гнезда для подключения испытуемых транзисторов, переключатели и кнопка. Для экономии места часть микросхем расположена под индикаторами, а для удобства монтажа индикаторов их устанавливают в гнезда, изготовленные из панелей для микросхем (рис. 5). На нижней плате установлены держатель батареи аккумуляторов, мощные полевые транзисторы и ОУ (рис. 6). Монтаж выполнен одножильным медным луженым проводом диаметром 0,25...0,3 мм с надетой изоляционной трубкой из фторопласта.
Для правильного считывания информации о расположении выводов испытуемого транзистора гнезда для его подключения следует разместить на плате (слева-направо) в следующей последовательности: XS3, XS2, XS1. При монтаже конденсаторы С1 и С2 устанавливают непосредственно у микросхем DD1, DD5 соответственно. Монтаж сильноточных цепей (транзисторы VT1-VT9, резисторы R13, R14) следует проводить короткими проводами. Вывод 30 АЦП DD10 (IN LO) соединяют с общим проводом у вывода истока транзистора VT5 для уменьшения наводок.
Налаживание сводится к калибровке прибора резистором R10 в режиме вольтметра, для чего на вход подают напряжение с образцового источника напряжения. Подборкой резистора R29 устанавливают напряжение на затворе транзистора VT10 0,5 В.
Автор: С. Глибин, г. Москва
Похожие материалы из категории "Измерения":
Комментарии посетителей
Добавление комментария