В описываемом устройстве реализован интересный метод измерения коэффициента усиления по току транзистора при фиксированном токе коллектора, что важно при подборе транзисторов для симметричных каскадов. В отличие от простых измерителей малосигнального параметра h21э, описанных ранее, это устройство является прямопоказывающим.
Приставка к частотомеру позволяет проверять работоспособность маломощных биполярных транзисторов в усилительном режиме и измерять коэффициент передачи тока базы в режиме малого сигнала для схемы с общим эмиттером - h21э. Измерение проводят при фиксированном токе коллектора, равном 1 мА.
Электронные узлы приставки работают таким образом, что частота импульсов на ее выходе пропорциональна величине параметра h21э. Измерение коэффициента усиления заключается в следующем. Выводы транзистора устанавливают в гнезда "Е", "В", "С" приставки и включают питание. К выходу устройства подключают частотомер, установленный на предел измерений 10 кГц. При этом показания частотомера, деленные на 10, соответствуют значению параметра h21э.
Приставка (рис. 1) содержит компаратор напряжения и интегратор, к выходу которого подключают проверяемый транзистор в схеме включения с ОЭ.
Все названные компоненты соединены каскадно в кольцо и образуют систему автоматического регулирования током коллектора испытуемого прибора.
Выходное напряжение компаратора управляет интегратором так, что ток коллектора испытуемого транзистора изменяется в сторону своего номинального значения - 1 мА. Для поддержания в системе регулирования незатухающего периодического колебательного процесса компаратор имеет зону нечувствительности. Ширина этой зоны и определяет размах колебаний тока коллектора испытуемого транзистора.
Компаратор выполнен на операционном усилителе DA2, для которого делитель из резисторов R8, R9 создает образцовое напряжение. В цепь делителя через цепочку R11, R10 введен сигнал положительной обратной связи. Соотношение сопротивлений резисторов R11 и R10 определяет ширину зоны нечувствительности компаратора (гистерезис). В схеме приставки она составляет 100 мВ.
Интегратор собран на ОУ DA1. Делитель R1R2 создает напряжение на неинвертирующем входе ОУ симметричное относительно пределов выходного напряжения компаратора, которые имеют два значения: верхнее -10...11,5В и нижнее - 0.5...1.5 В. Для создания режима источника тока во входной цепи испытуемого транзистора включен резистор R4. сопротивление которого (300 кОм) во много раз превышает входное сопротивление транзистора в схеме с ОЭ Элементы R5-R7, С5 С6 создают необходимый режим измерения параметра h21э. Резисторы R5 и R7 определяют ток коллектора (1 мА) резистор R6 - напряжение коллектор-эмиттер.
Приставка работает следующим образом. Ток базы испытуемого транзистора постоянно изменяется, линейно нарастая или убывая, так как на вход интегратора поступает либо положительное, либо отрицательное относительно средней точки делителя R1R2 напряжение интегрирования, изменяющее направление интегрирования. Допустим, в какой-то момент ток базы испытуемого транзистора возрастает. Ток коллектора также увеличивается, но при этом он в И21Э раз превышает ток базы. По достижении тока коллектора величины 1,1 мА происходит срабатывание компаратора, что изменяет направление интегрирования. Ток базы, а следовательно, и ток коллектора испытуемого транзистора начинает уменьшаться.
Но когда он достигнет величины 0,9 мА, вновь произойдет срабатывание компаратора и процесс перейдет в фазу, аналогичную исходной. Так как скорость изменения базового тока в схеме постоянна, то изменения коллекторного тока оказываются прямо пропорциональными параметру п21э испытуемого транзистора. Следовательно, значение п21э определяет интервал времени между моментами достижения током коллектора значений 0,9 и 1,1 мА, при которых срабатывает компаратор. Таким образом, частота срабатываний компаратора оказывается прямо пропорциональной величине параметра h21э.
Незначительное отклонение в пропорциональности параметра частоте автоколебаний связано с задержкой переключения компаратора и интегратора, а также ответвлением части тока базы испытуемого транзистора на перезарядку емкостей р-n переходов и монтажа. В радиолюбительской практике влияние названных факторов на точность измерения оказывается вполне допустимым при работе приставки на частотах 200...5000 Гц. соответствующих диапазону значений h21э в интервале 40...1000.
На элементах DD1.1-DD1 4 собран удвоитель частоты, поэтому выходная частота приставки в 10 раз выше значения Г121э, что существенно упрощает отсчет величины h21э по шкале частотомера.
Параллельное соединение элементов DD1.2 и DD1.3 повышает нагрузочную способность устройства. Резистор R17 защищает выход приставки от короткого замыкания. Выходное сопротивление приставки составляет около 3 кОм. Размах выходного сигнала приставки без нагрузки - около 11 В. Для питания приставки необходим лишь стабилизированный источник напряжения 12... 13 В, обеспечивающий ток 10 мА и пульсации напряжения не более 10 мВ. В качестве частотомера автор использует мультиметр ВР-11А.
Детали. В устройстве можно применить любые резисторы мощностью 0,125-0,5 Вт, например, МЛТ, ОМЛТ. Допустимо, чтобы резисторы R12- R17 имели отклонение от номинала не более ±20 %, остальные - ±5 %. Резисторы R1 и R3 придется подбирать при регулировке приставки. Оксидные конденсаторы - К50-16, К50-35 на рабочее напряжение не менее 15В.
Конденсаторы СЗ, С7, С8 - керамические КМ-5 или КМ-6 групп Н30-Н90. Конденсатор С2 - металлопленочный, например, К73-16 или К73-17. В качестве переключателя SB1 может быть использован любой слаботочный переключатель или тумблер, подойдут П2К, ПТ2-1-1. Микросхему К140УД6 заменит К140УД8А или ей подобная. Микросхему К561ЛА7 допустимо заменить аналогом из других серий - К176ЛА7 илиК1561ЛА7.
На рис. 2 приведен чертеж печатной платы и размещения деталей. К плате жестко припаяны клеммные наконечники выводов питания "+" и "-", которыми она фиксируется непосредственно на выходных клеммах блока питания. Конструктивное оформление платы может быть и другим.
Коротко о налаживании приставки. После проверки правильности монтажа подключают источник питания, частотомер и испытуемый транзистор, желательно с заранее измеренным на промышленном приборе параметром h21э (его не следует путать с h21э хотя их значения во многих случаях практически совпадают).
Наблюдая на экране осциллографа сигнал на выходе компаратора (вывод 5 микросхемы DA2), подбирают резистор R1, добиваясь симметрии обоих полупериодов сигнала (меандра). Затем подбором резистора R3 устанавливают показания частотомера, соответствующие значению параметра п21Э испытуемого транзистора.
Если нет возможности использовать эталонный транзистор, можно поступить так. Перед установкой деталей на плату следует замерить с точностью до трех знаков сопротивления резисторов R4 и R7. Потом между выводами "+" и "-" источника питания включить переменный резистор сопротивлением 22...47 кОм, к движку которого подключить один из выводов R4, а
другой подключить к гнезду "В" приставки.Установить на плату резистор R7. В гнезда приставки установить испытуемый транзистор, например, КТ315Г, у которого значение М21э в пределах 50...300. Поставить движок переменного резистора в среднее положение и включить питание. Вращая движок, установить напряжение на резисторе R6 равным 1,5В, что будет соответствовать току коллектора 1 мА.
Через конденсатор емкостью 1 ...3 мкФ подать синусоидальный сигнал частотой 1000 Гц (Uc) на движок переменного резистора. Плавно увеличивая амплитуду подаваемого сигнала Uc, установить напряжение сигнала на коллекторе испытуемого транзистора равным 100 мВ. Воспользовавшись формулой h21э = 0,1R4/UсR7, вычислить значение h21э испытуемого транзистора. Например, напряжение сигнала на движке переменного резистора Uc = 0,95В, R4 = 309 кОм, R7 = 517 Ом, тогда h21э = 0,1-309/0,95-0,517 = 62,9.
Восстановив исходные соединения, подбором R1 добиться меандра на выходе компаратора, а затем подбором резистора R3 установить соответствующее показание частотомера, которое для нашего примера составляет 629 Гц. На этом настройку приставки можно считать завершенной. Для компаратора подойдут и другие ОУ без внутренней коррекции: К553УД1, КР544УД2, а также К157УД2, в которой второй ОУ с конденсатором
коррекции емкостью 30 пф можно использовать в интеграторе. Правда, в этом случае разводку платы придется сделать иной.Несмотря на то, что народ массово кинулся в ламповое и микросхемное усилителе-строение, а на "рассыпухе" - на полевые транзисторы, все еще значительную долю занимают "рассыпные" УМЗЧ на биполярных "выхлопниках". Тем более, подобные аппараты постоянно попадаются для ремонта.
Не вызывает сомнений постулат, что для минимизации нелинейных искажений требуется попарный подбор комплементарных транзисторов по крайней мере по коэффициенту их усиления. Особую важность это приобретает для мощных (сценических) УМЗЧ, в которых используется по несколько запараллеленных "выхлопников".
Если для подбора маломощных транзисторов достаточно "китайских" мультиметров с режимом "бетирования", то для мощных транзисторов (по крайней мере отечественных транзисторов старых разработок), проблема измерения коэффициента их усиления (h 21e) осложняется еще и тем, что он существенно зависит от тока коллектора. Следовательно, измерять h 21e приходится при по крайней мере двух значениях коллекторного тока.
Как-то попались мне для ремонта несколько мощных УМЗЧ, на выходе которых в каждом плече стояло по 4...8 транзисторов КТ864/865. Покупать по несколько коробок с последующим отбором дома - выходило крайне накладно. Поэтому за день по-быстрому собрал "бетник", конструкция которого и приводится, с помощью которого отобрал нужное количество согласованных транзисторов прямо на рынке. Пользуюсь этим прибором уже более 4-х лет. "Полет - нормальный".
Схемотехника "бетника", в принципе, известная. Он представляет собой микросхемный стабилизатор тока с выходным регулирующим транзистором, коллекторный ток которого и стабилизируется. Его h 21e измеряется по току, поступающему в базу транзистора стрелочным измерительным прибором PA1, включенным в диагональ диодного моста, что исключает необходимость коммутации при испытании транзисторов разной структуры. Дополнительный умощняющий каскад на транзисторах VT1-VT2 нужен чтобы не перегружать выход ОУ при тестировании транзисторов с малыми значениями h 21e при большом коллекторном токе. На схеме не показана кнопка, кратковременно подающая питание на всю схему, что позволяет экономить автономные источники питания и защищает измерительный прибор при проверке пробитых транзисторов, при неправильном их подключении или при неправильном выборе проводимости. Двухцветный светодиод VD1 индицирует, кроме наличия питания, и полярность тестируемого транзистора (красный - n-p-n, зеленый - p-n-p).
Измерения проводятся при коллекторном токе 50 и 500 мА, выбираемых переключателем SA3. Измерения h 21e проводятся в трех диапазонах, выбираемых переключателем SA2 с минимальными значениями 10, 30 и 100. Относительным недостатком является обратная и существенно неравномерная шкала измерительного прибора:
Опорное напряжение для стабилизатора тока задается стабилитронами VD2-VD3, включенными встречно-последовательно. Их следует подобрать по одинаковому напряжению стабилизации. В принципе, оптимальным вариантом было бы использование двуханодного термокомпенсированного стабилитрона, но мне они на напряжение стабилизации менее 6,2 В как-то не попадались, а опорное напряжение желательно бы делать поменьше - тогда на испытуемом транзисторе падает большая часть напряжения питания, что тоже важно для правильного измерения (например, h 21e у КТ8101/8102 существенно падает при коллекторном напряжении мене 5 В). Переключение полярности напряжения, поступающего на формирователь опорного напряжения и испытуемый транзистор разных типов производится переключателем SA1.
Номинал эмиттерного резистора R11, задающего коллекторный ток 50 мА, приходится подбирать в зависимости от полученного опорного напряжения:
При этом измерительный мост просто перемыкается накоротко. Номинал эмиттерного резистора R10, подключаемого параллельно R11 для задания тока 500 мА должен быть в 9 раз меньше, чем у R11.
Номиналы резисторов измерительной части рассчитаны для головки на ток 100 мкА сопротивлением 550 Ом. Для других головок их придется пересчитать.
Настройка производится при отключенном от генератора тока диодном мосте. При невозможности точного подбора номиналов низкоомных резисторов ставится ближайшего большего номинала, параллельно которому - более высокоомный, чтобы получить нужное сопротивление.
Питается он от любого сетевого адаптера на напряжение 12…15 В и ток до 500 мА, либо от комплекта батарей на то же напряжение. В оригинальном варианте сетевой трансформатор с выпрямителем и фильтрующим конденсатором встроен прямо в корпус прибора.
Алексей (Киев, Украина) ( )
Сайт находится в тестовом режиме. Приносим извинения за сбои и неточности.
Просим Вас писать нам о неточностях и проблемах через форму обратной связи.
Приставка для проверки транзисторов
В. Календо. Приставка для проверки транзисторов. Известная по публикациям в журнале идея применения диодных мостов в измерительной технике позволила автору статьи разработать простую приставку — своеобразный коммутационный узел для контроля параметров биполярных и полевых транзисторов практически всех типов. Приставка позволяет измерять статический коэффициент передачи тока биполярных транзисторов при фиксированных значениях тока базы (10, 30, 100, 300мкА; 1, 3, 10, 30мА), начальный ток стока полевых транзисторов с p-n переходом или встроенным каналом; ток стока полевых транзисторов с индуцированным каналом при напряжении на затворе, равном половине напряжения сток—исток; крутизну характеристики полевых транзисторов с двумя затворами по каждому из них; крутизну характеристики полевых транзисторов при использовании вывода подложки (корпус-подложка) в качестве второго затвора. Прибор выполнен на транзисторе КП302БМ и 10 диодах (4 х КД522А и 6 х КД212А).
Прибор для проверки параметров биполярных транзисторов может быть и самодельным.
Прежде чем вмонтировать транзистор в то или иное радиотехническое устройство, желательно, а если транзистор уже где-то использовался ранее, то совершенно обязательно, проверить его обратный ток коллектора Iкбо статический коэффициент передачи тока h21Э и постоянство коллекторного тока. Эти важнейшие параметры маломощных биполярных транзисторов структур р-n-р и n-р-n ты можешь проверять с помощью прибора, схема и устройство которого изображены на рис. 121. Для него потребуются: миллиамперметр РА1 на ток 1 мА, батарея GB напряжением 4,5 В, переключатель S1 вида измерений, переключатель S2 изменения полярности включения миллиамперметра и батареи, кнопочный выключатель S3 для включения источника питания, два резистора и три зажима типа «крокодил» для подключения транзисторов к прибору. Для переключателя вида измерений используй двухпозиционный тумблер ТВ2-1, для изменения полярности включения миллиамперметра и батареи питания - движковый переключатель транзисторного приемника «Сокол» (о конструкции и креплении переключателя этого типа я расскажу в следующей беседе).
Рис. 121. Схема и конструкция прибора для проверки маломощных биполярных транзисторов
Кнопочный выключатель может быть любым, например подобным звонковому или в виде замыкающихся пластинок, Батарея питания - 3336Л или составления из трех элементов 332 или 316.
Шкала миллиамперметра должна иметь десять основных делений, соответствующих десятым долям миллиамперметра. При проверке статического коэффициента передачи тока каждое деление шкалы будет оцениваться десятью единицами значения .
Детали прибора смонтируй на панели из изоляционного материала, например гетинакса. Размеры панели зависят от габаритов деталей.
Прибор действует так. Когда переключатель S1 вида измерений установлен в положение , база проверяемого транзистора V оказывается замкнутой на эмиттер. При включении питания нажатием кнопочного выключателя S3 стрелка миллиамперметра покажет значение обратного тока коллектора . Когда же переключатель находится в положении , на базу транзистора через резистор R1 подается напряжение смещения, создающее в цепи базы ток, усиливаемый транзистором. При этом показание миллиамперметра, включенного в коллекторную цепь, умноженное на 100, соответствует примерному значению статического коэффициента передачи тока h21Э данного транзистора. Так, например, если миллиамперметр покажет ток 0,6 мА, коэффициент h21Э данного транзистора будет 60.
Положение контактов переключателя, показанное на рис. 121, а, соответствует включению прибора для проверки транзисторов структуры р-n-р. В этом случае на коллектор и базу транзистора относительно эмиттера подается отрицательное напряжение, миллиамперметр подключен к батарее отрицательным зажимом. Для проверки транзисторов структуру n-р-n подвижные контакты переключателя S2 надо перевести в другое нижнее (по схеме) положение. При этом на коллектор и базу транзистора относительно эмиттера будет подаваться положительное напряжение, изменится и полярность включения миллиамперметра в коллекторную цепь транзистора.
Проверяя коэффициент транзистора, следи внимательно за стрелкой миллиамперметра. Коллекторный ток с течением времени не должен изменяться - «плыть». Транзистор с плавающим током коллектора не годен для работы.
Учти: во время проверки транзистора его нельзя держать рукой, так как от тепла руки ток коллектора может измениться.
Какова роль резистора R2, включенного последовательно в коллекторную цепь проверяемого транзистора? Он ограничивает ток в этой цепи на случай, если коллекторный переход транзистора окажется пробитым и через него пойдет недопустимый для миллиамперметра ток.
Максимальный обратный ток коллектора Iкбо для маломощных низкочастотных транзисторов может достигать 20-25, но не больше 30 мкА. В нашем приборе это будет соответствовать очень малому отклонению стрелки миллиамперметра - примерно третьей части первого деления шкалы. У хороших маломощных высокочастотных транзисторов ток Iкбо значительно меньше - не более нескольких микроампер, прибор на него почти не реагирует. Транзисторы, у которых Iкбо превышает в несколько раз допустимый, считай непригодными для работы - они могут подвести.
Прибор с миллиамперметром на 1 мА позволяет измерять статический коэффициент передачи тока h21Э до 100, т.е. наиболее распространенных транзисторов. Прибор с миллиамперметром на ток 5-10 мА расширит соответственно в 5 или 10 раз пределы измерений коэффициента h21Э. Но прибор станет почти нечувствительным к малым значениям обратного тока коллектора.
У тебя, вероятно, возник вопрос: нельзя ли в качестве миллиамперметра - прибора для проверки параметров транзисторов - использовать микроамперметр описанного ранее комбинированного измерительного прибора?
Рис. 122. Схема измерения параметров и S полевого транзистора
Ответ однозначный: можно. Для этого миллиамперметр комбинированного прибора надо установить на предел измерения до 1 мА и подключать его к приставке для проверки транзисторов вместо миллиамперметра РА1.
А как измерить основные параметры полевого транзистора? Для этого нет надобности конструировать специальный прибор, тем более, что в твоей практике полевые транзисторы будут использоваться не так часто, как маломощные биполярные.
Для тебя наибольшее практическое значение имеют два параметра полевого транзистора: - ток стока при нулевом напряжении на затворе и S - крутизна характеристики. Измерить эти параметры можно по схеме, приведенной на рис. 122. Для этого потребуются: миллиамперметр РА1 (используй комбинированный прибор, включенный на измерение постоянного тока), батарея GB1 напряжением 9 В («Крона» или составленная из двух батарей 3336Л) и элемент G2 (332 или 316).
Делай это так. Сначала вывод затвора проверяемого транзистора соедини с выводом истока. При этом миллиамперметр покажет значение первого параметра транзистора - начальный ток стока . Запиши его значение. Затем разъедини выводы затвора и истока (на рис. 122 показано крестом) и подключи к ним элемент G2 плюсовым полюсом к затвору (на схеме показано штриховыми линиями). Миллиамперметр зафиксирует меньший ток, чем Iс нач. Если теперь разность двух показаний миллиамперметра разделить на напряжение элемента G2, получившийся результат будет соответствовать численному значению параметра S проверяемого транзистора.
Для измерения таких же параметров полевых транзисторов с р-n переходом и каналом типа полярность включения миллиамперметра, батареи и элемента надо поменять на обратную.
Измерительные пробники и приборы, о которых я рассказал в этой беседе, поначалу тебя вполне устроят. Но позже, когда настанет время конструирования и налаживания радиоаппаратуры повышенной сложности, например супергетеродинных приемников, аппаратуры телеуправления моделями, потребуются еще измерители емкости конденсаторов, индуктивности катушек, вольтметр с повышенным относительным входным сопротивлением, генератор колебаний звуковой частоты. Об этих приборах, которые пополнят твою измерительную лабораторию, я расскажу позже.
Но, разумеется, самодельные приборы не исключают приобретение промышленных. И если такая возможность у тебя появится, то в первую очередь купи авометр - комбинированный прибор, позволяющий измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления резисторов, обмоток катушек и трансформаторов и даже проверять основные параметры транзисторов. Такой прибор при бережном обращении с ним многие годы будет тебе верным помощником в радиотехническом конструировании.
