За допомогою попередньої приставки можна лише перевірити працездатність транзисторів. Але часом подібних відомостей буває недостатньо для рішення про використання того чи іншого транзистора в конструйованому пристрої.



Адже нерідко буває необхідно підібрати транзистори, скажімо, для вихідного каскаду радіоприймача, з однаковими або можливо близькими параметрами. Найбільш прийнятний практичний шлях тут-вимір статичного коефіцієнта передачі струму. Але кращі результати дає порівняння вихідних характеристик транзисторів і відбір за ним приладів з однаковими даними.

Про приставці до осцилографа для перегляду вихідних характеристик транзисторів обох структур – характеріографе і піде розповідь. Але перш ніж почати його, слід сказати кілька слів про самі вихідних характеристиках і відповісти і а питання, чому саме вони обрані для контролю характеріографом.

Вихідні характеристики транзистора – це залежно колекторного струму від напруги між колектором і емітером при різних струмах бази. Знімають подібні характеристики зазвичай при включенні транзистора по схемі з загальним емітером (ОЕ). Ось, приміром, як це робиться для транзистора МП42Б (рис. 13, а). За допомогою змінного резистора RI, підключеного до гальванічного елемента G1, змінюють струм бази транзистора, а напруга на колекторі встановлюють змінним резистором R2, підключеним до батареї GB1 (наприклад, складеної з восьми елементів (напругою 1,5 В). Базовий струм контролюють мікроамперметром РА1, колекторний – миллиамперметром РА2, а напруга між колектором і емітером – вольтметром PV1.


Встановивши струм бази, скажімо, рівним 20 мкА, подають на колектор напруга 1 В, 2 В, 3 В і т. д. Для кожного значення напруги визначають значення колекторного струму транзистора. Потім задають інші значення струму бази (40, 60, 80 мкА і т. д. і знову визначають колекторний струм при різних напругах на колекторі. А потім за отриманими даними викреслюють графік (рис. 13,6) сімейства вихідних характеристик даного транзистора. Подібні графіки ви зустрінете в довідниках з транзисторам. Про що свідчать вихідні характеристики? По-перше, вихідний струм, тобто струм колектора, майже не залежить від напруги на колекторі, а визначається лише заданим базовим струмом.


По-друге, «при наявному джерелі живлення каскаду задається колекторний струм може бути забезпечений при цілком певному струмі бази. Надамо, якщо потрібен колекторний струм 4,5 мА при напрузі джерела живлення 4,5 В, струм бази повинен бути 40 мА. А для колекторного струму 8 мА при тому ж харчуванні доведеться збільшити базовий струм до 80 мкА. Ось так по вихідним характеристиками ви можете визначати потрібний «початковий струм бази, а вже по ньому розраховувати опір базового резистора.


Крім того, у вихідні характеристикам неважко визначити вихідний опір транзистора для постійного або змінного струму – параметри, які необхідно знати для розрахунку підсилювальних каскадів і правильного узгодження їх. Наприклад, опір по постійному струму в робочій точці А складе;

R_=Uk/Ik

де R_-опір транзистора, Ом; UK – напруга на колекторі транзистора, В; Ік-струм колектора, А. У нашому прикладі опір складе 1000 Ом. У точці Б опір буде нижче.

Для змінного струму опір в тій же точці А можна визначити за формулою:

R~=ΔUK/ΔIK,

де R ~ – опір транзистора, кОм; ?UK-збільшення напруги yа колекторі, В; ?Iк – відповідне йому прирощення колекторного струму, мА.
Для показаних на графіку рис. 13, б збільшень неважко підрахувати, що опір транзистора складе приблизно 15 кОм.


І ще. По вихідних характеристиках можна визначити статичний коефіцієнт передачі струму бази у даній робочій точці. Для цього потрібно розділити значення колекторного струму на струм бази. Скажімо, для точки А коефіцієнт передачі складе 105, в точці Б він зменшиться до 100. Бачите, скільки корисних відомостей вдалося отримати по вихідних характеристиках транзистора? Ось чому, порівнюючи між собою різні вихідні характеристики, можна точніше підібрати однакові за параметрами транзистори.


А тепер про наш приладі-приставці. Його завдання – подавати на перевіряється транзистор змінюється колекторне напруга і східчасто змінюється базова напруга, що визначає базовий струм. «Сходинки» струму повинні бути однакові. Тоді на екрані осцилографа, підключеного до колекторному ланцюзі транзистора, можна буде «побачити» вихідні характеристики.

Схема практичної приставки-характеріографа, розробленої курським радіоаматором Ігорем Олександровичем Нечаєвим, наведена на рис. 14. Харчується приставка від мережі змінного струму, напруга якої подається вимикачем Q1 на понижуючий трансформатор Т1. З вторинної обмотки напруга подається на два випрямляча. Перший виконаний на діоді VD1, що згладжує фільтрі C1R1C2 і стабілітроні VD3. Він використовується для живлення мікросхем приставки.


Другий випрямляч – на діоді VD2 забезпечує пульсуючу напругу, необхідну для живлення колекторному ланцюзі перевіряється транзистора та отримання горизонтальної лінії розгортки осцилографа.

На елементах DD1.1 і DD1.2 зібраний генератор прямокутних імпульсів, наступних з порівняно великою частотою – близько 100 кГц. Вони надходять на інвертор DD1.3 і дільник частоти на 2, виконаний на триггере DD2. До виходів інвертора і тригера підключений так званий цифроаналоговий перетворювач, складений з резисторів R5-R8. У точці А перетворювача утворюється ступеневу напруга, показане на рис. 15, а.


Коли до гнізд «Е», «Б», «К» роз'єму XS1 підключають перевіряється транзистор структури np-п, а перемикачі SB1 і SB2 виявляються встановленими в показане на схемі положення, на колектор транзистора надходить пульсуюча напруга, що змінюється по амплітуді від нуля до 20 В. Одночасно на базу транзистора подається ступеневу напругу з ціфроаіало-гового перетворювача, але через ланцюжок з послідовно з'єднаних резисторів R9 і R10. Змінним резистором R10 можна змінювати цю напругу, а значить, струм в ланцюзі бази. Причому при переміщенні движка резистора пропорційно змінюється базовий струм від кожної «сходинки» напруги.

Протікає при цьому струм (він теж «ступінчастий») через транзистор створює «ступеневу» падіння напруги на резисторі R11, включеному в еміттерную ланцюг транзистора. Снимаемое з резистора напруга подається через вилку ХРЗ на вертикальний вхід осцилографа. «Земляний» щуп осцилографа з'єднують з вилкою ХР4, а сигнал з вилки ХР2 подають на горизонтальний вхід осцилографа. Оскільки частота зміни «сходинок» струму на базі транзистора значно в 2000 разів) вище частоти розгортки, на екрані з'являються практично безперервні (хоча насправді вони з окремих точок) зображення вихідних характеристик транзистора (рис. 15, б).


Слід відразу уточнити, що в даному випадку спостерігається не колекторний, а емітерний струм, який практично збігається з колекторним (різниця може скласти десятки мікроампер, що несуттєво для наших вимірів).
Гнізда роз'єму XS2 служать для підключення до приставки другого транзистора аналогічної структури. Натискаючи та відпускаючи кнопку SB1, можна спостерігати на екрані осцилографа вихідні характеристики або першого, або другого транзистора і порівнювати їх між собою.


Коли ж потрібно перевірити транзистори структури р-п-р і порівняти їх між собою, використовують гнізда роз'ємів XS3 і XS4. Але в цьому випадку ступеневу напругу і а базу транзистора подається через так зване «Дзеркало струму», складене, з транзисторів VT1 і VT2. Воно забезпечує таку ж полярність сигналу на базі транзистора структури р-п-р, по відношенню до емітер, що у разі перевірки транзистора іншої структури. У результаті картина вихідних характеристик на екрані незмінна при перевірці транзисторів будь-якої структури.

Приставка-характеріограф дозволяє спостерігати на екрані вихідні характеристики для чотирьох значень струму бази (один з струмів – нульовий). Звичайно, можливо і більше число градацій базового струму, але, на жаль, на малогабаритному екрані ОМЛ-2М (ОМЛ-ЗМ) вони будуть погано помітні. Та до того ж ускладниться і конструкція приставки.


У приставці можуть бути використані, крім зазначених на схемі, мікросхеми К176ЛЕ5, К561ЛЕ5, К561ЛА7 (DD1), К561ТМ2 (DD2); транзистори КТ315А-КТ315І з можливо близькими параметрами; діоди КДЮ2Б, КДЮЗА, КДЮ5Б-КДЮ5Г, Д226Б; стабілітрон D809. Постійні резистори можуть бути типів МЛТ, ВС, змінний R10-СПО-0, 5, ОЛЗ-12. Конденсатори С1, С2 – К50-3, К50-6, К50-12; СЗ – МБМ, БМ, КЛС; С4 – КД, КТ, КЛС. Вимикач Q1-П2К з фіксацією положення, перемикач SB2-також П2К з фіксацією положення, a SB1 – аналогічний, але без фіксації положення. В якості роз'ємів для підключення виводів транзисторів використані панельки від мікросхем серії К155, але підійдуть і інші малогабаритні роз'єми з гніздами.

Трансформатор харчування Т1-готовий, від радіопріемвіка «Альпініст-417». Можна використовувати будь-який інший малопотужний і малогабаритний трансформатор з напругою на вторинній обмотці 12 … 15 В при струмі навантаження до 100 мА.
Частина деталей приставки змонтована на друкованій платі (рис. 16), а частина встановлена ??на лицьовій панелі – кришці металевого корпусу (рис. 17). Плата укріплена на бічній стінці корпусу.

Перевіряти і налагоджувати приставку будете з допомогою осцилографа, що працює в автоматичному режимі, з відкритим входом н встановленої чутливістю 10 В / справ. Спочатку вхідні щупи осцилографа підключіть до висновків вторинної обмотки трансформатора і переконаєтеся в далічін змінного яапряженія-розмах коливань тут буде близько 40 В (рис. 18, а). Потім підключіть "земляний" щуп осцилографа до вилки ХР4, а вхідний – до вилки ХР2. Тепер на екрані з'являться однополуперіодні коливання амплітудою близько 20 В (рис. 18,6).

Далі підключіть вхідний щуп до плюсових висновку конденсатора С1-ви побачите звивисту лінію, віддалену від лінії розгортки приблизно на дві поділки (рис. 18, в). Це випрямлена напруга з пульсаціями. Рівень пульсацій неважко виміряти, перемкнувши осцилограф в режим закритого входу і встановивши чутливість 1 В / справ., – Він складе майже 3 В.

Переставивши вхідний щуп осцилографа (він знову працює в режимі з відкритим входом) виведення катода стабілітрона, побачите практично пряму лінію (мал. 18, г), підняту над лінією розгортки майже на поділ. Це напругу живлення мікросхем, стабілізоване стабілітроном. Рівень пульсації його не перевищує 0,05 В, що цілком припустимо для наших цілей.

Переходимо до перевірки генераторної частині приставки. Тут також зручно користуватися осцилографом в режимі відкритого входу. Розгортка поки знаходиться в автоматичному режимі з внутрішньої синхронізацією. Вхідним щупом осцилографа торкніться виведення 10 елемента DD1.3. На екрані з'являться дві паралельні лінії. Потрібно підібрати тривалість розгортки, наприклад, що дорівнює 5 мкс / справ., І після цього включити режим режим на осцилографі із запуском від плюсового сигналу. На екрані з'являться імпульси генератора (рис. 19, а). Вершини імпульсів-це рівні логічної 1, а майданчики біля основи – рівні логічного 0. Передні фронти імпульсів відстоять один від одного на 10 мкв, значить, частота проходження їх дорівнює 100 кГц.

Перенесіть вхідний щуп осцилографа на вивід 1 тригера DD2 – тут імпульси ширші (рис. 19,6) і слідують з удвічі меншою частотою.

Результат підсумовування обох сигналів (з виходів елемента DD1.3 і тригера), інакше кажучи, результат роботи аналого-цифрового перетворювача, побачите в точці А з'єднання висновків резисторів R6, R8, R9 (рис. 19, в). Щоб краще розглянути зображення, збільште чутливість осцилографа до 2 В / справ. і змістите лінію розгортки, наприклад, на нижню поділ масштабної сітки (рис. 19, г).

Чи не правда, спостерігається ступеневе наростання сигналу? Але «сходинки» виглядають згладженими, ледь схожими на показані на рис. 15, а. «Винен» осцилограф. Адже його вхідна ємність порівняно велика (40 пФ), а спостереження досить короткого (тривалістю 5 МКЕ для кожної «сходинки») імпульсного сигналу ведеться в а дільнику з порівняно великим опором резисторів. Відбувається інтегрування сигналу, і передні фронти імпульсів «завалюються».

Як позбутися цього «дефекту»? Потрібно зменшити вхідну ємність вимірювальної ланцюга, підключивши вхідний щуп осцилографа до зазначеної точці через конденсатор невеликої ємності – 10 … 5 пФ. На екрані побачите чіткі «сходинки», правда, для їх спостереження доведеться збільшити чутливість осцилографа. А щоб зображення не було сплюндроване знахідками, доведеться або підпаяти щуп (провідник від нього) до точці, що перевіряється, або доторкнутися другою рукою до «земляного» щупа, якщо вхідний тримаєте в руці.

Після цього можна підключити вхідний щуп осцилографа до вилки ХРЗ (або вставити вилку безпосередньо у вхідний гніздо осцилографа), а вилку ХР2 з'єднати з гніздом «Вх.Х (СІНХР.)» осцилографа через змінний резистор опором 100 кОм. Осцилограф тепер повинен працювати р режимі зовнішньої розгортки (кнопка «разв.-ВХ.Х» натиснута) з відкритим (можна і з закритим) входом.
Додатковим змінним резистором встановіть довжину лінії розгортки рівної восьми розподілам, а саму лінію змістите на нижню поділ масштабної сітки (рис. 20, а). Оскільки амплітуда вступника з вилки ХР2 напруги дорівнює 20 В, ціна ділення лінії буде відповідати 2,5 В.

Перемикачі приставки встановіть в показане на схемі положення, а движок змінного резистора R10-приблизно в середнє положення. Вставте в гнізда роз'єму XS1 транзистор, скажімо, КТ315Б. На екрані осцилографа повинна з'явитися картина вихідних характеристик, яку можна встановити зручною для спостереження (рис. 20,6) зміною чутливості осцилографа (наприклад, встановивши чутливість 0,2 В / справ.). При переміщенні движка змінного резистора R10 буде змінюватися відстань між гілками характеристик – зображення буде або стискатися, або розтягуватися. Але сказати що-небудь конкретне про параметри транзистора, наприклад про його коефіцієнті передачі, не можна, оскільки ще не отградуірована шкала змінного резистора і значення базового струму, а також його збільшення ще не відомі.

Займемося градуювання шкали змінного резистора. Резистор R3 тимчасово від'єднайте від загального проходу і звільнився висновок з'єднайте з гніздом «Б» роз'єму XS3. Паралельно резистору R3 підключіть вхідні щупи осцилографа («земляний» щуп – до верхнього за схемою висновку резистора), що працює в автоматичному режимі, з внутрішньої розгорткою. Тривалість розгортки встановіть 5 мкв / справ., А чутливість 0,05 В / справ.

Перемикач SB2 переведіть в положення «р-п-р» і включіть приставку. На екрані осцилографа з'явиться сигнал, розмах якого залежить від чутливості. Якщо він достатній (3 … … 4 поділу), можете перемкнути осцилограф в режим очікування і засінхронізіровать зображення. Це будуть дзеркальні (в порівнянні з показаними на ряс, 15 і 19) «сходинки» (рис, 20, г).

Переміщенням двнжка змінного резистора R10 можете змінювати амплітуду «сходинок», тобто змінювати струм, що протікає через резистор R3, а отже, через майбутню базову ланцюг перевіряються транзисторів.

Встановивши свачала движок резистора в положення максимального опору (тобто мінімального базового струму) »виміряйте амплітуду будь-який з« сходинок »(вони повинні бути однакові), а потім підрахуйте прирощення базового струму за формулою:

Δ/6=106-Uc/R3,

де ?Iб – приріст базового струму, мкА; Uc – амплітуда «сходинки», В; R3 – опір резистора R3, Ом. Отримане значення проставляють на шкалі резистора.

Аналогічно визначають і відзначають на шкалі значення приростів струму в проміжних і другом крайньому положеннях движка резистора. Взагалі досить нанести на шкалу 4-5 значень, скажімо, 30, 40, 50, 75, 100 мкА.
Ось тепер можна відновити підключення резистора R3 до загального проведення і повернутися до спостереження вихідних характеристик. А вже за ним визначити коефіцієнт передачі (рис 20, в) за формулою:

h21е = 106?U/?/Iб * R11,

де h21е – коефіцієнт передачі транзистора; ?U – амплітуда «сходинки», В; ?Iб-значення приросту струму бази, встановлене змінним резистором R10, мкА; R11-опір резистора R11, Ом.

У показаному на рис. 20, у прикладі движок змінного резистора R10 знаходився в положенні «50 мкА», а чутливість осцилографа встановлена ??рівної 0,2 В / справ. Тому коефіцієнт передачі транзистора склав 80. Підключаючи інші транзистори, спробуйте визначити їхній коефіцієнт передачі, Вставивши ж у гнізда XS1 і XS2 пару транзисторів структури np-п, а в гнізда XS3 і XS4 пару транзисторів структури р-п-р, зможете порівнювати їх один з одним за спостережуваними характеристиками.

При роботі з приставкою слід пам'ятати, що вона розрахована на перевірку малопотужних транзисторів. Крім того, велика частота зміни «сходинок» базового струму ускладнює випробування низькочастотних транзисторів (наприклад, МП26Б). Білі все ж ви побажаєте використовувати приставку і для таких транзисторів, рекомендується змінити (зменшити) частоту генератора збільшенням опору резистора R4 аж до 3 МОм.

Може статися, що з встановленими транзисторами VT1 ??і VT2 «дзеркало струму» працюватиме ненадійно. Тоді доведеться дещо змінити його схему – в еміттерние ланцюга транзисторів включити резистори опором по 20 кому, а резистор R9 переставити в ланцюг верхнього, за схемою, контакту секції SB2.1 перемикача структури.

На приставці-харахтеріографе можна перевіряти, як і на попередній приставці, напівпровідникові діоди і стабілітрони – їх висновки підключають до гнізд «К» і «Е» роз'ємів XS1 і XS2.

І останнє. Приставка-характеріограф придатна, крім ОМЛ-2М (ОМЛ-ЗМ), для інших осцилографів, забезпечених гніздом зовнішньої розгортки (вхід підсилювача горизонтального відхилення). В залежності від типу цього входу підбирають опір зовнішнього додаткового резистора в ланцюзі вилки ХР2, щоб отримати потрібну довжину лінії розгортки.

Якщо цей характсріограф дозволяє спостерігати чотири залежності струму колектора від напруги колектор-емітер при фіксованих токах бази, то за допомогою приставок, розроблених брянським радіоаматором В. Іноземцева, на екрані осцилографа з'являються вісім таких характеристик.

На рис, 21 наведена схема першого варіанту приставки-характеріографа, призначеної для перевірки малопотужних транзисторів обох структур. Причому зиводи транзисторів структури np-п включають в гнізда XS1-XS3, а транзисторів структури р-п-р – в гнізда XS4-XS6.

Фіксовані струми бази досліджуваних транзисторів отримують завдяки включенню в ланцюг бази «вагових» (тобто кратних якомусь значенням – «вагою») резисторів R13 (R), R12 (2R), Rll (4R) за допомогою електронних ключів VT5, VT4 і VT3 відповідно. У езою чергу, електронні ключі управляються сигналами з виходів лічильника DD1, тому в залежності від станів лічильника виходять вісім значень струму бази: 0, 1б, 21б, … 71б.

Лічильник перемикається імпульсами, що випливають із частотою 100 Гц,-вони надходять на вхід С2 лічильника з колектора транзистора VT2. Сигнал на базу цього транзистора у вигляді пульсуючого напруги частотою 100 Гц подається з діода VD5.

На діодах VD1-VD5 зібраний випрямляч для живлення базового ланцюга досліджуваного транзистора і мікросхеми DDL Напруга на мікросхему подається з параметричного стабілізатора, виконаного на резисторі R1 і стабілітроні VD7 і підключеного до випрямляча. Ще один параметричний стабілізатор, виконаний на резисторі R2 і стабілітроні VD6, застосований для отримання напруги, що живить базовий ланцюг перевіряється транзистора, інакше кажучи, напруги, визначального струми через резистори R11-R13. Щоб ці струми можна було змінювати в залежності від коефіцієнта передачі досліджуваного транзистора, в стабілізатор введений регулюючий транзистор VT1, на базу якого напруга з параметричного стабілізатора надходить через змінний резистор R3. При зміні положення движка цього резистора змінюється напруга на резисторі навантаження R5, а значить, змінюються «порції» струму в базовій ланцюга досліджуваного транзистора при відкриванні ключів на транзисторах VT3-VT5. Для обмеження струму в базових ланцюгах транзисторів ключів встановлені резистори R8-R10.

На діодах VD8-VD11 зібраний ще один випрямляч, але без конденсатора фільтра на виході. Тому з нього знімається пульсуючу напругу частотою 100 Гц, що використовується для живлення ланцюга колектор-емітер досліджуваного транзистора. Напруга з резистора R14, пропорційне току колектора транзистора структури pn-р або току емітера транзистора структури п-р-п, подається на вертикальний вхід осцилографа. Оскільки у схемі включення транзистора ОЕ (загальний емітер) струм колектора незначно відрізняється від струму емітера, виявилося можливим включити резистор R14 в ланцюг емітера досліджуваного транзистора структури п-р-п. При такій побудові вимірювальної ланцюга зміщення променя осцилографа від нульового положення відбувається вправо і вгору, тобто характеристики виходять зручними для спостереження.

Напрямок струму в ланцюзі бази в залежності від структури досліджуваного транзистора змінюють перемикачем SA1.

Змінні напруги на випрямлячі можна подавати тільки з різних обмоток трансформатора. Причому обмотка, з якою знімається напруга на діоди VD1-VD4, повинна мати можливо малу ємнісну зв'язок з мережевою обмоткою, інакше можуть з'явитися іаводкі на зображенні з частотою мережі. Найбільш просто зменшити цей зв'язок застосуванням П-образного магнітопровода для трансформатора і розміщенням обмоток на різних сердечниках муздрамтеатру. Перешкоди більш високих частот, здатні проникнути з мережі, фільтруються конденсатором С2.

Велика частина вказаних на схемі деталей може бути змонтована на друкованій платі (рис. 22) з стеклотекстолита товщиною 1,5 мм. Оскільки оксидний конденсатор С1 використано порівняльно великої ємності, його допустимо скласти з декількох конденсаторів меншої місткості (наприклад, 1000 мкФ), з'єднаних паралельно. Для цього на платі передбачено місце і додаткові отвори під конденсатори К50-6.

Якщо передбачається перевіряти тільки транзистори структури np-п, можна зібрати більш просту приставку-характеріограф за схемою, наведеною на рис. 23. У цьому випадку до трансформатора, з якого знімається змінна напруга 10 В, яких-небудь особливих вимог не пред'являється.

«Вагові» резистори (R11-R13 на рис. 21 і R4-R6 на рис. 23) вибирають в залежності від необхідних струмів бази. Для дослідження транзисторів малої потужності «обраний« вагу », рівний 20 ком. При дослідженні більш потужних транзисторів він може бути іншим. Але в будь-якому варіанті співвідношення опорів резисторів R13, R12 і Rll (R6, R5 і R4 на рис. 23) має залишатися рівним 1:2:4.

Б.С. Іванов. Приставки до осцилографа

Ключові теги: Б.С. Іванов. Приставки до осцилографа