Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Простой прибор для подбора пар мощных транзисторов


Предельно простое, но удобное устройство для подбора пар кремниевых транзисторов средней и большой мощности с определением коэффициента передачи по току.

Содержание / Contents

При изготовлении любительских конструкций, особенно усилителей, весьма желательно, чтобы пары транзисторов, как одной проводимости, так и комплементарных, имели возможно близкие параметры. При прочих равных условиях, лучше работают транзисторы, подобранные по коэффициенту передачи по току, особенно в эпоху моды на усилители с неглубокой ОООС или даже без нее. Современные промышленные приборы слишком дороги и не рассчитаны на любителей, а старые неэффективны. Встроенные в дешевые цифровые тестеры измерители транзисторов вообще не годятся для этой цели т. к. обычно проводят измерения при токе 1 мА и напряжении 5 В. Поиски в интернете простой, но функциональной конструкции результатов не дали, а заниматься очередной раз подбором «на коленке» уже не хочется, хочется комфорта.
Пришлось изобретать самому. Надеюсь, что найдутся желающие повторить эту конструкцию.Как всегда, считаю, что любительская конструкция, как правило, должна быть простой, дешевой, технологичной, состоять из недефицитных деталей. Кроме того, я давно пришел к выводу, что для подобных целей лучше делать небольшие простые платы без блока питания, без цифрового индикатора, без сложного корпуса.
Достаточно предусмотреть зажимы для подключения внешнего лабораторного регулируемого блока питания, индикатора в виде простого цифрового тестера или стрелочного прибора, при необходимости — осциллографа и т. п.

Такие приборы быстро делаются и переделываются, а главное — они работают и приносят пользу. Если же задумать многофункциональный самодостаточный прибор в отдельном красивом корпусе, он обычно так и останется в прожектах. Кроме того, если прибор сделан, вдруг оказывается, что надо добавить еще одну функцию, например, капацитовизор, а места на передней панели уже нет и дизигн надо портить…
Поэтому я считаю, что неказистые любительские узкофункциональные изделия имеют право на жизнь.

Итак, задумана проверка кремниевых транзисторов в режиме — ток 200 мА, напряжение К-Э = 2 В. Оперативно можно изменять ток в диапазоне примерно 150…300 мА, напряжение К-Э до 5…7 В. Можно проверять (чуть изменив настройки) составные транзисторы с двумя последовательными P-N переходами.

Тумблером можно изменить ток, например, в 10 раз. Это позволит проверять и маломощные транзисторы при токе 15…30 мА (заменой одного резистора можно установить любой разумный ток). Важным считаю удобство подключения любых транзисторов. Для транзисторов КТ814-819 на плате стоят панельки, для мощных транзисторов в корпусах типа ТО-247, ТО-3Р, есть зажимы. В них устанавливают провода с «крокодилами», которые позволяют подключать транзисторы в корпусе ТО-3, любые транзисторы с гнутыми паяными выводами и т. д.


Изменение напряжения К-Э осуществляется внешним источником питания, цель – проверка идентичности режимов при большем напряжении и значительном нагреве транзисторов. При 5 В и 200 мА получаем предельную мощность для КТ814 без теплоотвода — 1 Вт. Для бОльших корпусов без теплоотводов тепловая мощность обычно = 2 Вт.

Легко заметить, что усиление транзистора зависит в некоторых пределах как от напряжения, так и от температуры, поэтому определение абсолютного значения усиления транзистора с помощью микропроцессора с точностью до седьмого знака, не имеет смысла. По этой причине выбрано простейшее схемное решение, которое дает достаточную для практики точность и позволяет обойтись без ОУ, МК и нескольких источников питания. Для измерения тока базы годится любой цифровой тестер, например, М-832.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Схема предельно проста, но имеет несколько изюминок. Первая — измерение при фиксированном токе эмиттера (фактически и коллектора), а не базы (идея из журнала «Радио», взята с датагорского форума). Это позволило поставить транзисторы в одинаковые условия и выбрать режим по току, в котором будут работать эти транзисторы.

Вторая — регулируемый стабилитрон на TL431 позволяет плавно установить ток, с обычными стабилитронами это невозможно, да и подбор пар «стабилитрон+резистор в цепи эмиттера» вызвал бы проблемы. Третья — двухканальная схема и отдельные панельки для P-N-P и N-P-N транзисторов, что упрощает коммутацию, позволяет моментально сравнивать опытную пару и проверять идентичность, изменяя напряжение питания.

Считаю, что это не кофеварка и человек, которому нужен подбор пар транзисторов, должен представлять себе режимы их работы и возможности изменения.

При сопротивлении резистора в цепи эмиттера 15 Ом и изменении тока измерения в 10 раз, параллельный резистор должен иметь номинал в 9 раз больше, т. е. 135 Ом (подобрать из имеющихся 130 Ом, большая точность не нужна). Общее сопротивление резисторов будет 13,5 Ом. (Можно взять резисторы 15 и 150 Ом и подключать их тумблером поочередно, но я люблю безобрывность). Установить в панельку транзистор и переменным резистором выставить напряжение на эмиттере 2,7 В (клеммы для измерения тока базы временно закоротить).
Настройка закончена.

Измерить ток базы. Отношение тока эмиттера к току базы даст коэффициент передачи транзистора по току (правильнее будет из тока эмиттера вычесть ток базы и получить ток коллектора, но погрешность мала). При замене транзисторов отключать питание не надо, при испытаниях я неоднократно ошибался и включал транзисторы «наоборот», тестер показывал, что ток базы равен нулю, больше никаких проблем.

Прибор делался для тока 200 мА и напряжения К-Э равному 2 В, этим вызван выбор номинала 15 Ом. Естественно, если вы захотите установить ток 300 мА, напряжение на эмиттере составит 4 В и для сохранения напряжения К-Э = 2 В напряжение питания должно быть не 5, а 6 В.

Можно делать измерения при токе 1 А, тогда резистор должен быть 3 Ома. При увеличении напряжения питания до 8…10 В, лучше увеличить номинал резистора, ограничивающего ток через TL431 до 200 Ом.
Короче, если вы захотите существенно изменить параметры измерения, придется изменить номиналы одного-двух резисторов.

По сравнению с «фирменным» прибором, делающем измерения на коротком импульсе, данный прибор позволяет прогреть испытуемый транзистор — этот режим ближе к рабочему.

Вместо М-832 можно включить обычный стрелочный миллиамперметр (или стрелочный авометр), шкалу отградуировать в единицах усиления по току, годится прибор на 1/10 мА, он покажет усиление от 20 до 200…400. Но тогда нельзя будет плавно менять ток измерений.

1. Транзисторы типа КТ814, вставленные в панельки «смотрят» надписями от пользователя. Для устранения надо зеркально поменять справа налево рисунок печатной платы.

2. Если пробит переход К-Б, на стабилитрон TL431 поступит напряжение без ограничительного резистора. Поэтому сомнительные транзисторы надо предварительно проверять на замыкание омметром тестера. Для защиты TL431 можно вместо резистора 100 кОм (он предотвращает режим с оторванной базой, я поставил его для перестраховки) поставить резистор 100 Ом и включить его последовательно с миллиамперметром.

3. При длительной подаче повышенного напряжения питания, мощность на балластном резисторе TL431 превышает номинальную. Резистор надо умудриться сжечь, но если есть такие таланты, можно поставить его мощностью 0,5 Вт сопротивлением 200 Ом.

Я не стал вносить эти изменения — делать «защиту от дурака» для себя в схеме из одного стабилитрона и нескольких резисторов считаю ненужным.
Плата просто приклеена к кусочку пенопласта с жесткой пленкой. Выглядит неэстетично, но работает, меня это устраивает, как говорится: «дёшево, надёжно и практично».

В процессе эксплуатации обнаружилось, что усиление транзисторов по току очень существенно зависит от тока и транзисторы «одинаковые» при большем токе чаще всего сильно отличаются при малом. Подобрать пары транзисторов с близкими параметрами в широком диапазоне токов оказалось нелегко.

Прилагаю рисунок платы в формате lay.
▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Вариант на фото немного не соответствует ему т. к. по небрежности я допустил несколько ошибок, пришлось резать дорожки. Вам предлагаю исправленный вариант, надеюсь, что на нем ошибок нет. Впрочем, схема и плата настолько просты, что ошибки легко исправить.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

 

Надо ли подбирать транзисторы усилителя с MOSFET выходом в пары?

Подбирать транзисторы в пары не обязательно. Если идентичность входных транзисторов дифференциального каскада еще как-то влияет на работу, то идентичность остальных – практически нет.

В эмиттерах транзисторов дифференциального каскада установлены резисторы, одной из функций которых является симметрирование каскада при разбросе параметров транзисторов. Как и в эмиттерах транзисторов токового зеркала. Так что эти транзисторы в принципе можно подобрать попарно, станет чуть-чуть лучше, но заметной разницы не будет.

Каскад усиления напряжения имеет в коллекторе источник тока, это не двухтактная, а однотактная схема, для которой подбор в пары вообще не нужен. Просто комплементарный транзистор в таких случаях лучше из-за похожести частотных свойств и емкости коллектора.

Выходные транзисторы. КМОП транзисторы комплементарны весьма условно. Их в пару вообще подобрать невозможно, они по любому будут различаться. Если не на малых токах, то на больших.

Поэтому я максимально линеаризовал дифференциальный каскад, чтобы там ничего не подбирать в пары, а с несимметрией остальных транзисторов справляется отрицательная обратная связь (ООС).

Несмотря на то, что транзисторы в пары не подбираются, симметрия усилителя отличная. Под симметрией подразумевается одинаковая форма положительной и отрицательной полуволн сигнала. Подбор транзисторов в пары был актуален во второй половине XX века, когда транзисторы ещё были плохими, и их характеристики различались со страшной силой. К тому же тогдашние усилители не обладали достаточно глубокой ООС, которая бы исправляла несимметрию. Симметричность нужна и для современных усилителей без общей ООС, но это тоже не критично.

Для усилителей, собранных из современных качественных деталей по хорошим современным схемам, подбор транзисторов в пары практически не актуален, как и симметричность самой схемы. Несимметрия плеч, в том числе и вызванная неидентичностью пар транзисторов, порождает четные гармоники, в первую очередь вторую. Посмотрите на измеренный спектр выходного сигнала: четные гармоники отсутствуют. Другой тест: неодинаковость транзисторов входного дифференциального каскада вызывает ошибки вычитания сигнала ООС из входного. А это приводит к появлению интермодуляционных искажений. Они тоже имеют маленькую величину. Результаты измерений хорошо доказывают всё вышесказанное. В усилителях, для которых приведены результаты измерений, никакие транзисторы в пары не подбирались.

Вообще, необходимость симметрии усилителей является надуманной. Это просто еще один рекламный параметр – когда эта симметрия есть, о ней обязательно много говорят. Но обратите внимание, что про симметрию говорят точно также, как про снкин-эффект. Типа, такое есть, значит очень хорошо. А почему хорошо, как именно это все работает и, главное, насколько количественно – про это ни слова. Никаких результатов, один только «внешний вид» схемы.

В итоге, погнавшись за симметрией, сделав ее самоцелью, проигрывают в чем-то другом. Вот например, один хорошо известный усилитель, с очень симметричной схемой для положительной и отрицательной полуволн сигнала и, судя по отзывам, «с очень хорошим звуком» (так получилось, что у меня он появился). Но он проигрывает моему MOSFETу со страшной силой. И по техническим параметрам, и на слух. С хорошим источником сигнала и акустикой Dali Opticon 6 на мой вкус он проигрывает даже усилителю на TDA7293. Изначально я подключил к ним именно этот усилитель, потому что его выходной каскад у меня работает в классе А, и я ожидал неплохого звука. Но я не смог его слушать – не звучит. И сейчас временно в этом месте работает  мой четырехканальный усилитель, пока нет ничего получше на его место.

Причина – изначально плохая схемотехника этого «жутко симметричного» усилителя. Из-за этого вычитание сигнала ООС из входного происходит с большой ошибкой (плохое подавление синфазного сигнала дифкаскадом), и получаются большие интермодуляционные искажения. Плюс неудачная коррекция, не позволяющая получить максимально возможную скорость нарастания выходного напряжений. Плюс неудачное согласование каскадов, и еще ряд схемотехнических недостатков. Зато в этом «очень симметричном» усилителе есть 2-я гармоника большой величины – главный признак несимметрии. Может поэтому он по отзывам «хорошо звучит»? Ведь вторая гармоника такая сладкозвучная…

Russian Hamradio - Портативный прибор для подбора пары мощных транзисторов KB усилителя мощности.

Поводом для написания этой заметки послужила статья Александра Тарасова (UT2FW) “Портативный KB трансивер” [1], где описывается двухтактный усилитель мощности на мощных биполярных транзисторах КТ965 (КТ966, КТ967) и частые веерные отключения электроэнергии у автора, что заставляет применять 12-вольтовые аккумуляторы. Как отмечает автор, что выходные транзисторы требуют обязательного подбора пары. Причем, только при малых токах мощные транзисторы подобрать не удается. Характеристики транзисторов необходимо сравнивать хотя бы при токах коллектора 50 мА, 0,3А и 1А.

Электрическая схема прибора для подбора мощных ВЧ транзисторов по постоянному току показана на рисунке 1 и фактически состоит из мультиметра РА1, переключаемого из цепи коллектора в цепь базы с помощью SA1 (П2К), набора резисторов, источника питания и гибких выводов с зажимами типа “крокодил” для подключения исследуемого транзистора VT1.

Рис.1.

Методика измерения параметров следующая: в положении переключателя SA1 “Iк” переменным резистором R6 и тумблером SA2 задаются по очереди токи коллектора транзистора 50 мА, 0,3А и 1А. После каждой установки тока коллектора переводят SA1 в положение “16” и измеряют ток базы, соответствующий заданному коллекторному току.

Переключение SA1 необходимо производить, отключив питание с помощью SA3). Можно задать и большее количество точек измерения, тем самым точнее подобрать пару транзисторов. По результатам измерений отбираются пары транзисторов с минимальным разбросом тока базы.

Источник питания должен применяться достаточно мощный - это могут быть аккумуляторы или несколько включенных последовательно и параллельно элементов 1,5B. Конечно, можно применить и сетевой источник, но тогда прибор теряет свою портативность. Данная схема предназначена для измерения n-р-n транзисторов, хотя не представляет трудности, изменив полярность питания, переделать ее и под p-n-р транзисторы.

В. Башкатов, (US0IZ)

Литература:

1.РХ - №12/1999, №1-3/2000

Транзисторы для УМЗЧ - Интерлавка

 При разработке транзисторного усилителя мощности (УМ) первым делом необходимо подобрать подходящие транзисторы, а затем подходящие методики расчёта. Последнее очень важно, так как в противном случае будет выполнен формальный расчёт режима транзистора, и рассчитанные параметры будут существенно отличаться от практических результатов.

      Выбор транзистора для выходного (оконечного) каскада УМ осуществляется на основании заданной мощности P~н в полезной нагрузке и рабочей частоты f (или диапазона рабочих частот fмин – fмакс) УМ.

      При разработке УМ на биполярном транзисторе рекомендуется, чтобы рабочая частота УМ (в случае диапазонного или полосового УМ его нижняя рабочая частота) составляла не менее 20…30 \% от граничной рабочей частоты транзистора fгр, независимо от схемы включения транзистора: с общим эмиттером (ОЭ) или с общей базой (ОБ). При этом верхняя рабочая частота УМ при включении транзистора с ОЭ обычно принимается не превышающей fгр и (2…3)fгр при включении транзистора с ОБ

      Как известно качество усилителя мощности на прямую зависит от используемых компонентов. Так же известно, что далеко не всегда под рукой есть необходимые для реонта или изготовления компоненты. По этой причине и была создана сводная таблица параметров комплементарных транзисторов:

model pnp compl. builder VCE,V IC,A FT,MHz PD,W HFE remarks
КТ8101A КТ8102A Rus 200 16 10 min 150 20 min
КТ8101Б КТ8102Б Rus 160 16 10 min 150 20 min
КТ864A КТ865A Rus 200 10 15 min 150 40…200 не производятся (?)
КТ850А КТ851А Rus 250 2 40…200 25 20 min
КТ850Б КТ851Б Rus 300 2 20 min 25 20 min
КТ850В КТ851В Rus 180 2 20 min 25 20 min
КТ639Г Rus 60 1. 5 80 min 12.5 40…100
КТ639Д Rus 60 1.5 80 min 12.5 63…160
КТ639Е Rus 100 1.5 80 min 12.5 40…100
КТ639Ж Rus 100 1.5 80 min 12.5 63…160
КТ683А Rus 150 1 50 min 8 40..120
КТ683Б Rus 120 1 50 min 8 80…240
КТ683В Rus 120 1 50 min 8 40…120
КТ683Г Rus 100 1 50 min 8 40..120
КТ683Д Rus 60 1 50 min 8 80…240
КТ683Е Rus 60 1 50 min 8 160…480
КТ961А Rus 100 1. 5 50 min 12.5 40..100
КТ961Б Rus 80 1.5 50 min 12.5 63..160
КТ961В Rus 60 1.5 50 min 12.5 100…250
КТ940А КТ9115A Rus 300 0.1 90 min 10 25 min Единственная высоковольтная высокочастотная советская пара средней мощности
КТ940Б Rus 250 0.1 90 min 10 25 min
КТ940В Rus 160 0.1 90 min 10 25 min
КТ698А КТ6127А Rus 90 1 200 min 0.8 30 min HFE 20min для 698А
КТ698Б КТ6127Б Rus 70 1 200 min 0. 8 30 min HFE 20min для 698А
КТ698Ж КТ6127Ж Rus 120 1 200 min 0.8 30 min
КТ698И КТ6127И Rus 160 1 200 min 0.8 30 min
КТ698К КТ6127К Rus 200 1 200 min 0.8 30 min
КТ3102АМ Rus 50 0.1 150 min 0.25 100…200 F — коэффициент шума — 10 dB max
КТ3102БМ Rus 50 0.1 150 min 0.25 200…500 F — коэффициент шума — 10 dB max
КТ3107А Rus 50 0.1 200 min 0.3 70…140 F — коэффициент шума — 10 dB max
КТ3107Б Rus 50 0.1 200 min 0. 3 120…220 F — коэффициент шума — 10 dB max
MJL3281A MJL1302A Motorola 200 15 30 typ 150 60…175
MJ3281 MJ1302 Motorola 200 15 30 typ 250 60…175
MJ15020 MJ15021 Motorola 250 4 20 min 150 30 min
MJ15030 MJ15031 Motorola 150 8 30 min 50 20 min
MJ15032 MJ15033 Motorola 250 8 30 min 50 50 min  
MJE340 MJE350 Motorola 300 0.5 ? 20.8 30..250  
MJE182 MJE172 Motorola 80 3 50 min 12.5 50. .250
BD139 BD140 Philips 80 1.5 190 typ 8 40..250
BF420 BF421 Philips 300 0.05 60 min 0.83 50 min
BF422 BF423 Philips 250 0.05 60 min 0.83 50 min
BF469 BF470 Philips 250 0.1 60 min 1.8 50 min
BF471 BF472 Philips 300 0.1 60 min 1.8 50 min
BC546 BC556 Philips 60 0.1 100 min 0.62 110…450 low noise
2N5550 2N5540 Philips 140 0.3 100 min 0.63 60 min
2SC4468 2SA1695 Sanken 140 10 20 typ 100 50 min  
2SC3856 2SA1492 Sanken 180 15 20 typ 130 50 min  
2SC3857 2SA1493 Sanken 200 15 20 typ 150 50 min
2SC3858 2SA1494 Sanken 200 17 20 typ 200 50 min
2SC2837 2SA1186 Sanken 150 10 60 typ 100 50 min «LAPT»
2SC3284 2SA1303 Sanken 150 14 50 typ 125 50 min «LAPT»
2SC3519 (A) 2SA1386 (A) Sanken 160 (180) 15 40 typ 130 50 min «LAPT»
2SC3263 2SA1294 Sanken 230 15 50 typ 130 50 min «LAPT»
2SC2921 2SA1215 Sanken 160 15 60/50 typ 150 50…140 «LAPT»
2SC2922 2SA1216 Sanken 180 17 50/40 typ 20 30…180 «LAPT»
2SC3264 2SA1295 Sanken 230 17 35/60 typ 200 50…140 «LAPT»
2SC2983 2SA1225 Toshiba 160 1. 5 100 typ 15 70…240 Для предвыходного каскада (Drivers)
2SC3421 2SA1358 Toshiba 120 1 120 typ 10 100…320 Для предвыходного каскада (Drivers)
2SC4793 2SA1837 Toshiba 230 1 70 typ 20 100…320 Для предвыходного каскада (Drivers)
2SC5171 2SA1930 Toshiba 180 2 200 typ 20 100…320 Для предвыходного каскада (Drivers)
2SC5199 2SA1942 Toshiba 160 12 30 typ 120 100…320
2SC5200 2SA1943 Toshiba 230 15 30 typ 150 55…160  
2SC5242 2SA1962 Toshiba 230 15 30 typ 130 55…160
2SC4689 2SA1804 Toshiba 120 16 30 typ 70 55…160
2SC5358 2SA1986 Toshiba 230 15 30 typ 150 55…160
2SC5359 2SA1987 Toshiba 230 15 30 typ 180 55…160

      Более подробную информацию по транзисторам, используемым в усилителях мощности можно взять в подборке даташитов. В архиве подобраны наиболее популярные пары. В названиях папок указаны критические параметры комплементарной пары — максимальное напряжение и ток. Внутри папки — PDF файлы с подробнейшей информацией от завода-производителя.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Прибор для подбора транзисторов - RadioRadar

Этот несложный для повторения прибор с автономным питанием позволяет подобрать биполярные n-p-n транзисторы с равными коэффициентами передачи тока базы, а n-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором - пороговыми напряжениями и крутизной.

Впрактике радиолюбителя иногда возникает необходимость выборки биполярных транзисторов с равными коэффициентами передачи тока базы или полевых с пороговыми напряжениями и крутизной. Параметры транзисторов, даже из одной партии, могут иметь разброс, поэтому в случае их приобретения во избежание лишних затратжелательно сделать выборкупри покупке. Обычно продавцы, услышав о намерении приобрести не один, а несколько транзисторов при условии их предварительного отбора, не препятствуют контролю их параметров до оплаты. Радиорынки и специализированные магазины, торгующие радиодеталями в широком ассортименте, находятся в больших городах, посетить которые автору удаётся не чаще, чем несколько раз в год, поэтому в таких поездках я пользуюсь портативным карманным прибором, с помощью которого подбираю транзисторы в пары. Описание этого прибора предлагаю вниманию радиолюбителей.
С его помощью можно определить неисправные транзисторы, подбирать в пары как n-канальные полевые транзисторы различной мощности - от маломощных до мощных, так и биполярные транзисторы структуры n-p-n преимущественно малой и средней мощности. Время измерения параметров транзисторов и фиксация резуль-татов измерения не превышает нескольких секунд, а простой алгоритм анализа результатов и отсутствие каких-либо вычислений упрощают пользование прибором.

Схема прибора изображена на рис. 1. Он содержит генератор ступенчато возрастающего напряжения на микросхеме DD1 и резистивной матрице R11-R24, а также усилитель постоянного тока на транзисторах VT1 и VT2. Питание устройства осуществляется от батареи GB1 напряжением З В (два элемента типоразмера АА). Для повышения напряжения питания генератора и усилителя до 6 В применён повышающий преобразователь напряжения по схеме несимметричного мультивибратора на транзисторах VT3, VT4 с накопительным дросселем L1. Выходное напряжение преобразователя стабилизировано параметрическим стабилизатором на светодиодах HL8 и HL9 синего свечения с прямым падением напряжения на каждом 2,9...3,1 В, причём один из них смонтирован на лицевой панели прибора для индикации включения.
Генератор ступенчато возрастающего напряжения собран на основе микросхемы МС14060ВСР, содержащей 14-разрядный двоичный счётчик и два инвертора, предназначенных для построения тактового генератора совместно с внешними элементами (R2, R3 и С3 на рис. 1). При подаче питания кнопкой SB1 цепь R1C1 устанавливает все счётчики микросхемы в исходное состояние логического нуля, после чего начинается непрерывный счёт импульсов тактового генератора, частота которого задана цепью R3C3. Резистивная матрица R-2R на резисторах R11 -R24 - цифроаналоговый преобразователь семиразрядного двоичного кода с выхо-дов счётчика в ступенчато возрастающее напряжение. Максимальное число ступеней равно 128. При напряжении питания 6 В значение ступени, вес, равно 0,047 В (6 В / 128 = 0,047 В). Све-тодиоды HL1 -HL7, подключённые к выходам счётчика через токоограничи-тельные резисторы R4-R10, визуально отображают их состояния и значения входного параметра для испытуемого транзистора в двоичном коде.

Рис. 1. Схема прибора

 

Рассмотрим случай, когда ступенчато возрастающее напряжение подаётся на затвор испытуемого полевого транзистора с изолированным затвором и индуцированным каналом (МОП или МДП, англ. MOSFET), подключённого к гнёздам XS3-XS5. По мере его роста и достижения порогового значения транзистор начинает открываться, и когда ток стока достигнет значения 0,2 мА при разомкнутых контактах переключателя SA1, выходной транзистор VT2 усилителя постоянного тока открывается, останавливая работу тактового генератора микросхемы DD1 подачей уровня лог. 0 через диод VD1. Загоревшийся свето-диод HL10 "Стоп" сигнализирует об окончании счёта, светодиоды HL1-HL7 отображают состояния выходов счётчика микросхемы в двоичном коде на этот момент. При замкнутых контактах переключателя SA1 транзистор VT2 усилителя открывается при токе стока 1 мА. Подбор полевых транзисторов по равным пороговым напряжениям производится при токе стока 0,2 мА по совпадению кодов счётчика. Для подбора в пары транзисторов по крутизне необходимо сравнить коды счётчика для каждого транзистора при токах 0,2 и 1 мА. Так как крутизна - отношение приращения тока стока к приращению напряжения затвор-исток, то при равенстве кодов при обоих токах сравнения она у таких транзисторов будет одинакова. При необходимости пороговое напряжение транзисторов можно измерить, подключив к гнёздам XS1, XS2 цифровой вольтметр.Коэффициент передачи тока базы биполярных n-p-n транзисторов измеряют в схеме с общим эмиттером. Как известно, транзистор при таком включении имеет низкое входное сопротивление. Резистивная матрица R11-R24 сравнительно высокоомна, и если нагрузить её на низкое входное сопротивление биполярного транзистора, то для него генератор ступенчато возрастающего напряжения превратится в генератор ступенчато возрастающего тока базы.

При подключении к гнёздам XS3- XS5 испытуемого биполярного транзистора с формированием каждой ступени входного тока (тока базы) будет возрастать его ток коллектора. По достижении тока коллектора значения 0,2 мА при разомкнутых контактах переключателя SA1 или 1 мА при замкнутых, как уже сказано выше, работа тактового генератора будет остановлена и светодиоды HL1-HL7 станут индицировать достигнутое состояние счётчика. Для транзисторов с одинаковыми коэффициентами передачи тока остановки ге-нератора будут при равенстве их базовых токов, т. е. выходные коды, как и в случае полевых транзисторов, будут совпадать.

Подбирать в пары биполярные транзисторы следует тоже при двух значениях тока коллектора. Как показывает моя практика, если коэффициенты передачи тока совпадают на малых токах коллектора, они совпадают и на больших токах у большинства транзисторов из одной партии. Окончательный подбор пар п-р-п транзисторов производят при токе коллектора, при котором они будут работать.

Устройство безопасно для испытуемых транзисторов. Напряжение на гнёздах XS3-XS5 не превышает 6 В, ток через них ограничен значением 1 мА. Подключение и отключение транзисторов всегда происходят при отсутствии напряжений на гнёздах при отпущенной кнопке SB1, через нормально замкнутые контакты которой осуществляется разрядка всех ёмкостей, как в составе прибора, так и входных и выходных у испытуемыхтранзисторов.
Рассмотрим последовательность работы с прибором.

В гнёзда XS3-XS5 устанавливают испытуемый транзистор в соответствии с цоколёвкой. Переключатель SA1 устанавливают в положение "0,2 мА". Выключателем SA2 включают питание. По наличию свечения светодиода HL8, установленному на передней панели, убеждаются в исправности источника питания и готовности прибора к работе, после чего нажимают на кнопку SB1 "Пуск" - на микросхему DD1 и усилитель постоянного тока подаётся напряжение питания. Далее возможны три случая.

1. При погашенных светодиодах HL1-HL7 загорается светодиод HL10 "Стоп". У испытуемого транзистора пробит канал сток-исток или участок коллектор-эмиттер - при нулевом напряжении на затворе (нулевом токе базы) ток стока (коллектора) превысил 0,2 мА. Такой транзистор забраковывают.

2. Начинают поочерёдно загораться светодиоды HL1-HL7. У светодиодов младших разрядов HL5-HL7 из-за высокой частоты переключения свечение воспринимается непрерывным, у свето-диодов старших разрядов HL2-HL4 мигание заметно. Если светодиод HL1 постоянно мигает с частотой примерно 3 Гц, то это свидетельствует о том, что счётчик DD1 прошёл все возможные состояния и испытуемый транзистор открыть не удалось - у него обрыв или короткое замыкание в цепи затвора или базы. Такой транзистор также забраковывают.

3. После непродолжительного мигания светодиодов HL1-HL7 загорается светодиод HL10 "Стоп" и счётчик останавливается. Показания, отображающиеся в двоичном коде, фиксируют: "0" - погашенный светодиод из числа HL1- HL7, а "1" - светящийся. Переключатель SA1 переводят в положение "1 мА" и нажимают на кнопку "Пуск", после чего снова фиксируют показания.

Далее извлекают транзистор из гнёзд, устанавливают следующий и все манипуляции повторяют.

Микросхему MC14060BCP можно заменить любым аналогом серии 4060В, транзисторы - любые маломощные кремниевые соответствующей структуры. Коэффициент передачи тока базы транзистора VT4 должен быть не менее 400. При отсутствии такого транзистора его можно заменить другим, с меньшим усилением по току, подобрав сопротивление резисторов R31 и R33 так, чтобы блок питания обеспечил стабильное напряжение 5,8...6 В при токе нагрузки 6 мА и изменении напряжения питания от 2,2 до 3 В. Диод VD1 - любой маломощный кремниевый, германиевый диод VD2 можно заменить маломощным диодом Шотки, в случае отсутствия такового можно установить и кремниевый диод, но при этом ухудшится использование ёмкости батареи питания. Дроссель L1 применён готовый от сетевого фильтра на гантелеобразном магнитопроводе ЭПРА неисправной КЛЛ. Все светодиоды - маломощные повышенной яркости свечения. HL2- HL9 - синего свечения, HL1 и HL10 для повышения заметности - красного. Оксидные конденсаторы - импортные, остальные - керамические КМ5. Резисторы - любые, причём резисторы R11-R24 в матрице желательно подобрать с точностью не хуже 2 %. Переключатели SA1 и SA2 - движковые
ПД9-2, кнопка SB1 - микропереключатель МП3-1. Гнёзда XS1-XS5 могут быть любыми, подходящими из имеющихся.

Устройство собрано навесным монтажом на двух фрагментах универсальной макетной платы (соответственно для преобразователя напряжения и самого прибора). Корпус взят от неисправного пульта ПДУ от видеотехники. Имеющаяся в нём плата использована как шасси, причём светодиоды и микропереключатель смонтированы на шасси, а движковые переключатели - на верхней панели. Гнёзда для вольтметра установлены на месте светодиода ПДУ.

Фальшпанель изготовлена из плотной бумаги. После нанесения всех над-
писей её ламинируют толстой прозрачной плёнкой, наклеивают на верхнюю панель ПДУ и вырезают плёнку напротив всех отверстий. Такая фальшпанель проста в изготовлении и довольно стойка против механических воздействий и истирания. Внешний вид прибора показан на рис. 2.

Рис. 2. Внешний вид прибора

 

Налаживание заключается в подборе сопротивления резисторов R26 и R28 для получения указанных токов.

При наличии корпуса достаточного объёма, в котором можно разместить четыре элемента АА или ААА, прибор можно упростить, исключив преобразователь напряжения, и подать питание непосредственно от батареи из этих элементов.

Автор: К. Мороз, г. Белебей, Башкортостан

Схема для проверки и подбора мощных транзисторов. Простой прибор для подбора пар мощных транзисторов


Предельно простое, но удобное устройство для подбора пар кремниевых транзисторов средней и большой мощности с определением коэффициента передачи по току.

Предыстория

При изготовлении любительских конструкций, особенно усилителей, весьма желательно, чтобы пары транзисторов, как одной проводимости, так и комплементарных, имели возможно близкие параметры. При прочих равных условиях, лучше работают транзисторы, подобранные по коэффициенту передачи по току, особенно в эпоху моды на усилители с неглубокой ОООС или даже без нее. Современные промышленные приборы слишком дороги и не рассчитаны на любителей, а старые неэффективны. Встроенные в дешевые цифровые тестеры измерители транзисторов вообще не годятся для этой цели т. к. обычно проводят измерения при токе 1 мА и напряжении 5 В. Поиски в интернете простой, но функциональной конструкции результатов не дали, а заниматься очередной раз подбором «на коленке» уже не хочется, хочется комфорта. Пришлось изобретать самому. Надеюсь, что найдутся желающие повторить эту конструкцию.
Схема предельно проста, но имеет несколько изюминок. Первая - измерение при фиксированном токе эмиттера (фактически и коллектора), а не базы (идея из журнала «Радио», взята с датагорского форума). Это позволило поставить транзисторы в одинаковые условия и выбрать режим по току, в котором будут работать эти транзисторы.

Вторая - регулируемый стабилитрон на TL431 позволяет плавно установить ток, с обычными стабилитронами это невозможно, да и подбор пар «стабилитрон+резистор в цепи эмиттера» вызвал бы проблемы. Третья - двухканальная схема и отдельные панельки для P-N-P и N-P-N транзисторов, что упрощает коммутацию, позволяет моментально сравнивать опытную пару и проверять идентичность, изменяя напряжение питания.

Настройка

Считаю, что это не кофеварка и человек, которому нужен подбор пар транзисторов, должен представлять себе режимы их работы и возможности изменения.

При сопротивлении резистора в цепи эмиттера 15 Ом и изменении тока измерения в 10 раз, параллельный резистор должен иметь номинал в 9 раз больше, т. е. 135 Ом (подобрать из имеющихся 130 Ом, большая точность не нужна). Общее сопротивление резисторов будет 13,5 Ом. (Можно взять резисторы 15 и 150 Ом и подключать их тумблером поочередно, но я люблю безобрывность). Установить в панельку транзистор и переменным резистором выставить напряжение на эмиттере 2,7 В (клеммы для измерения тока базы временно закоротить).
Настройка закончена.

Измерить ток базы. Отношение тока эмиттера к току базы даст коэффициент передачи транзистора по току (правильнее будет из тока эмиттера вычесть ток базы и получить ток коллектора, но погрешность мала). При замене транзисторов отключать питание не надо, при испытаниях я неоднократно ошибался и включал транзисторы «наоборот», тестер показывал, что ток базы равен нулю, больше никаких проблем.

Прибор делался для тока 200 мА и напряжения К-Э равному 2 В, этим вызван выбор номинала 15 Ом. Естественно, если вы захотите установить ток 300 мА, напряжение на эмиттере составит 4 В и для сохранения напряжения К-Э = 2 В напряжение питания должно быть не 5, а 6 В.

Можно делать измерения при токе 1 А, тогда резистор должен быть 3 Ома. При увеличении напряжения питания до 8…10 В, лучше увеличить номинал резистора, ограничивающего ток через TL431 до 200 Ом.
Короче, если вы захотите существенно изменить параметры измерения, придется изменить номиналы одного-двух резисторов.

По сравнению с «фирменным» прибором, делающем измерения на коротком импульсе, данный прибор позволяет прогреть испытуемый транзистор - этот режим ближе к рабочему.
Вместо М-832 можно включить обычный стрелочный миллиамперметр (или стрелочный авометр), шкалу отградуировать в единицах усиления по току, годится прибор на 1/10 мА, он покажет усиление от 20 до 200…400. Но тогда нельзя будет плавно менять ток измерений.

Возможная модернизация

1. Транзисторы типа КТ814, вставленные в панельки «смотрят» надписями от пользователя. Для устранения надо зеркально поменять справа налево рисунок печатной платы.

2. Если пробит переход К-Б, на стабилитрон TL431 поступит напряжение без ограничительного резистора. Поэтому сомнительные транзисторы надо предварительно проверять на замыкание омметром тестера. Для защиты TL431 можно вместо резистора 100 кОм (он предотвращает режим с оторванной базой, я поставил его для перестраховки) поставить резистор 100 Ом и включить его последовательно с миллиамперметром.

3. При длительной подаче повышенного напряжения питания, мощность на балластном резисторе TL431 превышает номинальную. Резистор надо умудриться сжечь, но если есть такие таланты, можно поставить его мощностью 0,5 Вт сопротивлением 200 Ом.

Я не стал вносить эти изменения - делать «защиту от дурака» для себя в схеме из одного стабилитрона и нескольких резисторов считаю ненужным.
Плата просто приклеена к кусочку пенопласта с жесткой пленкой. Выглядит неэстетично, но работает, меня это устраивает, как говорится: «дёшево, надёжно и практично».

В этом небольшом обзоре рассмотрим возможность самостоятельного изготовления такого интересного и полезного в обиходе домашнем прибора, как простой тестер. Такой простой приборчик очень пригодится для оперативной проверки работоспособности радиодеталей и применения в быту.

Несмотря на то, что в магазинах можно купить тестер по достаточно низкой цене, самостоятельная сборка такого небольшого прибора станет отличной практикой для любого начинающего любителя радиотехники.

Собранный прибор очень удобен и вполне может использоваться даже мастерами своего дела. Фото самодельного тестера вы можете увидеть в обзоре ниже.


Принципиальная схема простого тестера

Такой прибор включает в себя минимальное количество элементов для сборки, которые есть в обиходе практически в любом доме или легко при необходимости могут быть куплены в любом магазине радиодеталей или даже в хозяйственном магазине.

По своей сути это единственный мультивибратор, который собран на транзисторной основе. С его помощью происходит генерация импульсов прямоугольного типа.

Контрольная цепь тока подключается к элементам мультивибратора на последовательной основе встречно и параллельно с использованием двух цветных светодиодов.

В итоге цепь, которая подлежит проверке с помощью устройства, тестируется током переменного типа, что обеспечивает высокую точность проверки.

Принципы работы тестера

С основного рабочего компонента, которым является мультивибратор, снимают переменный ток, который по своей амплитуде примерно равен тому, который подаётся источником питания. В качестве конденсирующего элемента подойдёт любой, выше 3.7 В, например на 16 или 25 В.

Естественно, что с разомкнутой цепью светодиоды не загораются. При замыкании цепи и прохождении тока по цепи загораются светодиоды. Всё просто.

Таким приборчиком можно очень быстро и качественно проверить любой элемент на работоспособность или цепь на разрыв в ней. Очень удобно для использования в домашних условиях, особенно не особо хорошо подготовленным человеком. Тестер транзисторов своими руками — что может быть проще?

Собирается такое устройство либо с применением простой печатной платы или же способом навесного монтирования. Также в область применения входит возможность определения «плюса» и «минуса», когда вам не известно, где они у исследуемого элемента. Для использования в качестве батареи можно использовать 2-3 батарейки AAA для минимизации размера устройства.

Второй способ изготовления компактного тестера для использования в автомобиле. У такого прибора будет буквально 2 главные рабочие функции — возможность показания напряжения «на массе» и наличие в цепи 12 В. Причём, всё это будет доступно буквально при присоединении одного проводка к сети машины.

Что понадобится для создания такого функционального приспособления:

  • обычный медицинский шприц на 5 см3;
  • батареи LR-44 в количестве 4 штук;
  • два маленьких светодиодных элемента с резисторным компонентом;
  • маленький кусочек стальной проволочки;
  • проводок с зажимом на его конечной части.

Схемы самодельных тестеров автомобильного типа

  • Встречным способом параллельно спаиваем оба используемых светодиода;
  • Через применяемый резистор один из концов необходимо припаять крепко к стальной проволоке;
  • Прямо внутрь корпуса шприца устанавливаете одну за другой батарейки. Выбраны именно такие, поскольку они прекрасно помещаются в пятикубовый шприц;
  • Щуп пластиковой трубкой изолируется от шприца, проверяете работоспособность непосредственно в машине на практике;
  • Проверяем, засветятся ли светодиоды на элементе в 12В.

Итак, применение самими вами сделанного тестера более, чем обусловлено в быту. Поверьте, что такой небольшой прибор обязательно пригодится если не в ежедневном быту, то в те моменты, когда нужно что-то проверить в электросети домашней или в автомобиле.

Изготовление тестера своими руками способно серьёзно поднять самооценку любого человека, который не верит в то, что своими руками способен сделать что угодно — важно лишь желание.

Фото тестеров своими руками

При сборке или ремонте усилителей звука довольно часто требуется подобрать идентичные по параметрам пары биполярных транзисторов . Китайские цифровые тестеры могут измерить коэффициент передачи тока базы (в народе — коэффициент усиления) биполярного транзистора, но маломощного. Для входных дифференциальных или двухтактных каскадов подойдёт. А как быть с мощными выходными?

Для этих целей в измерительной лаборатории радиолюбителя, занимающегося конструированием или ремонтом усилителей, должен быть . Он должен измерять коэффициент усиления на больших токах, близких к рабочим.

Для справки: коэффициент усиления транзистора «по научному» называется коэффициентом передачи тока базы в цепь эмиттера, обозначается h31э . Раньше назывался «бэта» и обозначался как β, поэтому иногда радиолюбители старой школы прибор для проверки транзисторов называют «бетник».

В Интернете и радиолюбительской литературе можно найти огромное количество вариантов схем прибора для проверки транзисторов . Как довольно простых, так и сложных, рассчитанных на разные режимы или автоматизацию процесса измерений.

Для самостоятельной сборки решено было выбрать схему попроще, чтобы наши читатели без труда могли сделать прибор для проверки транзисторов своими руками . Заметим сразу, что нам как-то чаще приходится иметь дело с усилителями на биполярных транзисторах , поэтому и получившийся в конце концов прибор предназначен для измерения параметров только биполярных транзисторов .

Для справки: раньше главный редактор РадиоГазеты измерения проводил старым дедовским способом: два мультиметра (в цепь базы и цепь эмиттера) и «многооборотник» для задания тока. Долго, но информативно – можно не просто подобрать транзисторы, но и снять зависимость h31э от тока коллектора. Довольно быстро пришло осознание бесполезности данного занятия: для наших транзисторов снимать такую зависимость – одно расстройство (настолько они кривые), для импортных – пустая трата времени (все графики есть в даташитах).

Включив паяльник, главный редактор принялся собирать прибор для проверки транзисторов своими руками.

Если ноги плохо пахнут, вспомните, откуда они растут.

Немного погуглив, я нашёл схему прибора для проверки транзисторов , которая растиражирована на довольно приличном количестве сайтов. Простая, портативная... но кроме самого автора её никто не хвалит. Это должно было смутить сразу, но увы.

Итак, исходная схема (с немного упрощенной индикацией и коммутацией):

Увеличение по клику

По замыслу автора здесь операционный усилитель совместно с испытуемым транзистором образуют источник стабильного тока. Ток эмиттера в этой схеме постоянный и определяется величиной эмиттерного резистора. Зная этот ток, нам остаётся только измерить ток базы, а затем путём деления одного на другое получить значение h31э. (в авторском варианте шкала измерительной головки сразу градуировалась в значениях h31э).

Два биполярных транзистора на выходе ОУ служат для увеличения нагрузочной способности микросхемы при измерении на больших токах. Диодный мост включён для того, чтобы исключить необходимость перекоммутации амперметра при переключении с «p-n-p» на «n-p-n» транзисторы. Для повышения точности подбора комплементарных пар биполярных транзисторов требуется отобрать стабилитроны (задающие опорное напряжение) с максимально близкими напряжениями стабилизации.

Меня как-то сразу смутило «не совсем корректное» включение операционного усилителя при однополярном питании. Но макетная плата всё стерпит, поэтому схема была собрана и опробована.

Сразу выявились недостатки. Ток через транзистор сильно зависел от напряжения питания, что ни разу не напоминает генератор стабильного тока . Что там умудрился подбирать автор схемы, питая при этом прибор от аккумулятора, остаётся большой загадкой. По мере разряда аккумулятора «образцовый» ток будет уплывать и довольно заметно. Потом пришлось повозиться в «умощнителем» на выходе ОУ иначе схема неустойчиво работала при измерении транзисторов разной мощности. Потребовалось подобрать значение резистора, а потом я перешёл на более «классический» вариант умощнителя. А двухполярное (правильное) питание ОУ решило проблему с плавающим током.

В итоге схема приобрела вид:

Увеличение по клику

Но тут выявился ещё один недостаток – если вы перепутаете проводимость биполярного транзистора (включите на приборе «p-n-p», а подключите транзистор «n-p-n»), а при подборе из большого количества транзисторов вы точно рано или поздно забудете переключить прибор, то выходит из строя один из транзисторов «умощнителя» и придётся заниматься ремонтом прибора. Да и к чему нам сложности с двухполярным питанием, операционник, умощнитель и прочее?

Всё гениальное просто!

Я задался целью сделать что-то попроще и понадёжнее. Идея с источником тока мне понравилась, проводя измерения на фиксированном (заранее известном) токе эмиттера, мы можем сократить необходимое количество измерительных приборов (амперметров).
Тут я вспомнил про свою любимую микросхему TL431 . Генератор тока на ней строится всего из 4-х деталей: Учитывая не очень большую нагрузочную способность этой микросхемы (а на радиатор её крепить крайне неудобно), для испытания мощных транзисторов при больших токах воспользуемся идеей господина Дарлингтона :

Теперь загвоздка – ни в одном справочнике нет схемы источника тока на TL431 и транзисторе «p-n-p» структуры. Решить эту проблему помогла идея не менее уважаемого мною господина Шиклаи :

Да, пытливый глаз заметит, что через токозадающий резистор здесь протекают токи обоих транзисторов, что вносит некоторую погрешность в измерения. Но, во-первых, при значениях коэффициента передачи тока базы транзистора Т2 выше 20, погрешность составит менее 5% , что для радиолюбительских целей вполне допустимо (мы не Шаттл к Венере запускаем).

Во-вторых, если мы всё же запускаем Шаттл, и нам требуется высокая точность, эту погрешность легко учесть в расчётах. Ток эмиттера транзистора Т1 практически равен току базы транзистора Т2, а его-то мы и будем измерять. В результате, при расчёте h31э (а это очень удобно выполнять в программе Excel) вместо формулы: h31э=Iэ/Iб нужно использовать формулу: h31э=Iэ/Iб-1

Для минимизации данной погрешности, а так же для обеспечения нормальной работы микросхемы TL431 в широком диапазоне токов в качестве транзистора Т1 следует отобрать транзистор с максимальным h31э. Так как это маломощный биполярный транзистор, пока не готов наш прибор, можно воспользоваться китайским мультиметром. Мне удалось всего из 5 штук транзисторов КТ3102 найти экземпляр со значением 250.

Так как сегодня в хозяйстве любого радиолюбителя найдётся китайский мультиметр (а то и не один), его-то мы и будем использовать в качестве измерителя базового тока, что позволит нам не городить коммутацию для разных диапазонов базовых токов (у меня мультиметр с автоматическим выбором предела измерений), а заодно исключить из схемы выпрямительный мост – цифровому мультиметру без разницы направление протекающего тока.

Схема имени меня, Шиклаи и Дарлингтона.

Для объединения вышеприведённых схем в одну добавим немного коммутирующих элементов, источник питания и для большей универсальности расширим диапазон эмиттерных токов. В результате получилась вот такая :

Увеличение по клику

При указанных на схеме номиналах расчетный ток эмиттера обеспечивается уже при +4В питающего напряжения, так что это действительно генератор стабильного тока . Ради эксперимента я пару раз подключал транзисторы не той структуры. Ничего не сгорело! Хотя может быть стоило ток побольше задать? Скажу честно, испытаний на выносливость этого прибора проведено мало, время покажет, но начало мне нравится.

В принципе, питать прибор можно даже от нестабилизированного источника, так как стабилизация тока в схеме осуществляется в очень широком диапазоне питающих напряжений. Но! Бывают транзисторы (особенно отечественные), у которых коэффициент передачи тока базы сильно зависит от напряжения коллектор-эмиттер . Чтобы устранить погрешности измерений из-за нестабильной сети, в схеме предусмотрен стабилизированный источник питания. Кстати, именно из-за таких «кривых» транзисторов следует проводить измерения минимум при трёх разных значения тока.

Итак, схема прибора для проверки транзисторов получилась очень простой, что позволяет без проблем собрать этот прибор самостоятельно, своими руками. Прибор позволяет измерять коэффициент передачи тока базы маломощных и мощных биполярных транзисторов «p-n-p» и «n-p-n» структуры путём измерения тока базы при фиксированном токе эмиттера.

Для маломощных биполярных транзисторов выбраны значения тока эмиттера: 2мА, 5мА, 10мА.
Для мощных биполярных транзисторов измерения проводятся при токах эмиттера: 50мА, 100мА, 500мА.
Ни кто не запрещает проверять транзисторы средней мощности при токах 10мА, 50мА, 100мА. В общем, вариантов масса.
Значения эмиттерных токов можно изменить на своё усмотрение путём пересчёта соответствующего токозадающего резистора по формуле:

R= Uо/Iэ ,

где Uо — опорное напряжение TL431 (2,5В), Iэ — требуемый ток эмиттера испытуемого транзистора.

ВНИМАНИЕ: В природе встречаются микросхемы TL431 с опорным напряжением 1,2В (не помню как отличается маркировка). В этом случае значения всех токозадающих резисторов, указанных на схеме, необходимо пересчитать!

Конструкция и детали.

Из-за простоты устройства печатная плата не разрабатывалась, все элементы распаиваются на выводах переключателей и разъёмов. Всю конструкцию можно собрать в корпусе небольшого размера, всё будет зависеть от габаритов применённого трансформатора и переключателей.

При испытании мощных биполярных транзисторов на больших токах (100мА и 500мА) их необходимо закрепить на радиаторе ! Если пластинчатый радиатор смонтировать на одной из стенок прибора или сам радиатор использовать в качестве стенки прибора, то это сделает пользование устройством более удобным. Радиатор, который всегда с собой! Это существенно ускорит процесс испытания мощных транзисторов в корпусах ТО220, ТО126, ТОР3, ТО247 и аналогичных.

Микросхему стабилизатора блока питания также необходимо установить на небольшой радиатор. Диодный мост подойдёт любой на ток 1А и выше. В качестве трансформатора можно использовать подходящий малогабаритный, мощностью от 10Вт с напряжением вторичной обмотки 10-14В.

Опционально: в приборе для проверки транзисторов предусмотрены гнёзда для подключения второго мультиметра (включенного в режим измерения постоянного напряжения на предел 2-3В). Подсмотрел эту идею на одном из форумов. Это позволяет измерить Uбэ транзистора (при необходимости вычислить крутизну). Данная функция очень удобна при подборе биполярных транзисторов одной структуры для ПАРАЛЛЕЛЬНОГО включения в одном плече выходного каскада усилителя. Если при одном и том же токе напряжения Uэб отличаются не более чем на 60мВ, то такие транзисторы можно включать параллельно БЕЗ эмиттерных токовыравнивающих резисторов. Теперь вы понимаете, почему усилители фирмы Accuphase, где в выходном каскаде в каждом плече включено параллельно до 16 транзисторов, стоят таких денег?

Перечень используемых элементов:

Резисторы:
R3 — 820 Ом, 0,25Вт,
R4 — 1к2, 0,25Вт,
R5 — 510 Ом, 0,25 Вт,
R6 — 260 Ом, 0,25Вт
R7 — 5,1 Ом, 5Вт (лучше больше),
R8 — 26 Ом, 1 Вт,
R9 — 51 Ом, 0,5Вт,
R10 — 1к8, 0,25 Вт.

Конденсаторы:

С1 — 100nF, 63V,
C2 — 1000uF, 35V,
C3 — 470uF, 25V

Коммутация:

S1 — переключатель типа П2К или галетный на три положения с двумя группами контактов на замыкание,
S2 — переключатель типа П2К, тумблер или галетный с одной группой контактов на переключение,
S3 - переключатель типа П2К или галетный на два положения с четырьмя группами контактов на переключение,
S4 — кнопка без фиксации,
S5 — сетевой выключатель

Активные элементы:

T3 — транзистор типа КТ3102 или любой маломощный n-p-n типа с высоким коэффициентом усиления,
D3 — TL431,
VR1 — интегральный стабилизатор 7812 (КР142ЕН8Б),
LED1 — светодиод зелёного цвета,
BR1 — диодный мост на ток 1А.

Tr1 — трансформатор мощностью от 10Вт, с напряжением вторичной обмотки 10-14В,
F1 — предохранитель на 100mA...250mA,
клеммы (подходящие доступные) для подключения измерительных приборов и испытуемого транзистора.

Работа с прибором для проверки транзисторов.

1. Подключаем к прибору мультиметр, включенный в режим измерения тока. Если нет режима «авто», то выбираем предел в соответствии с типом проверяемых транзисторов. Для маломощных - микроамперы, для мощных биполярных транзисторов — миллиамперы. Если вы не уверены в выборе режима, поставьте сначала миллиамперы, если показания будут низкие, переключите прибор на меньший предел.

2. Если есть необходимость подобрать транзисторы с одинаковым Uбэ, подключаем к соответствующим гнёздам прибора второй мультиметр в режиме измерения напряжения на предел 2-3В.

3. Подключаем прибор к сети и нажимаем кнопку «Вкл» (S5).

4. Переключателем S3 выбираем структуру испытуемого транзистора «p-n-p» или «n-p-n», а переключателем S2 его тип — маломощный или мощный. Переключателем S1 устанавливаем минимальное значение эмиттерного тока.

5. Подключаем к соответствующим гнездам выводы испытуемого транзистора. При этом, если транзистор мощный, его следует закрепить на радиаторе.

6. Нажимаем на 2-3 секунды кнопку S4 «Измерение». Считываем показания мультиметра, заносим их в таблицу.

7. Переключателем S1 устанавливаем следующее значение эмиттерного тока и повторяем пункт 6.

8. По окончании измерений отключаем транзистор от прибора, прибор — от сети. В принципе, парные транзисторы можно отобрать по близким значениям измеренного базового тока. Если требуется рассчитать коэффициент h31э или построить графики, то следует перенести данные в электронную таблицу Excel или аналогичную.

9. Сравниваем полученные данные в таблице и отбираем транзисторы с близкими значениями.

Вместо эпилога.

Немного замечаний по маломощным биполярным транзисторам (не зря же я для них режимы предусмотрел?).
Почему-то радиолюбители наибольшее внимание при построении усилителей на транзисторах уделяют (и то в лучшем случае) подбору идентичных экземпляров для оконечного каскада.

Между тем, на входе усилителя чаще всего используют дифференциальные каскады или реже двухтактные . При этом напрочь забывается, что для получения от диф. каскада как и от двухтактного по максимуму всех его замечательных свойств транзисторы в таком каскаде также должны быть подобраны !

Более того, для обеспечения максимально близкого температурного режима корпуса транзисторов дифкаскада лучше склеить между собой (или прижать друг к другу хомутиком), а не разносить по разным сторонам платы. Применение во входном каскаде интегральных транзисторных сборок устраняет эти проблемы, но такие сборки порой стоят дорого или просто не доступны радиолюбителям.

Поэтому подбор маломощных транзисторов входного каскада остаётся актуальной задачей, и предлагаемый прибор для проверки транзисторов может существенно облегчить этот процесс. Тем более, что один из выбранных для измерения режимов - ток 5мА, чаще всего и является током покоя первого каскада. А на каком токе проводит измерения китайский мультиметр???

Удачного творчества!

Главный редактор «РадиоГазеты».

При сборке простых конструкций необходимо удостовериться в работоспособности устанавливаемых в них транзисторов. При этом зачастую совершенно недостаточно просто убедиться в их целостности, прозвонив их переходы. Гораздо надежнее и результативнее будет испытать их, например, в режиме генерации.

Испытатель транзисторов

Ниже приводится очень простая схема испытателя транзисторов для начинающих радиолюбителей.

Испытатель транзисторов

(Вторая профессия бытового дозиметра)

В статье рассказывается как доделать бытовой дозиметр и превратить его в испытатель транзисторов, позволяющий измерять некоторые их параметры.

Светоиндикаторный пробник для проверки транзисторов

Очень хорошая схема испытателя транзисторов, позволяющая определить цоколевку неизвестного экземпляра, с отображением на знакосинтезирующем индикаторе.

Простые пробники, приставки, измерители (ретро)

Транзистор, как усилительный прибор, является основой основ для построения самых разнообразных электронных устройств. Соответственно возникает необходимость быть уверенным в его исправности, а так же оценить его качественные показатели, о чем и рассказывается ниже.

Чтобы проверить исправность и работоспособность собственно транзистора, оказывается можно использовать радиоточку. Причем по громкости используемого звукоизлучателя можно оценить коэффициент усиления конкретного экземпляра. Ну а схема генератора на основе проверяемого транзистора является стандартным методом его проверки. К тому же с помощью генераторной схемы проверки полупроводниковых приборов можно грубо определять коэффициент усиления триодов, чтобы подобрать лучшие экземпляры.

Для конкретного измерения статического коэффициента усиления транзистора потребуется изготовить испытатель и даже измеритель оного. Хотя на поверку схема его может быть не намного сложнее пробника. Единственное, что необходимо будет отградуировать шкалу измерительного прибора. А для этого, конечно, может потребоваться образцовый тестер. А можно использовать сам тестер в качестве индикатора))).

Бывают несложные приставки, с помощью которых можно измерить также такой параметр транзистора, как обратный ток коллектора.

Все эти конструкции применимы совместно с маломощными транзисторами. Для проверки и испытания среднемощных транзисторов и транзисторов большой мощности придется изготовить другие приставки. Конечно можно использовать эти же самые устройства, просто добавив дополнительные элементы коммутации. Но это-то и портит дело. Легче и удобнее смастерить измерители отдельно для мощных транзисторов.

Отдельно необходимо отметить, что статический коэффициент передачи тока (коэффициент усиления) и обратный ток коллектора — это основные показатели усилительных свойств транзистора. Но в практике начинающего радиолюбителя бывает достаточно просто убедиться в исправности и работоспособности конкретного экземпляра.

Пробник для проверки транзисторов

Достоинство предлагаемой схемы пробника в том, что он во многих случаях позволяет проверять исправность транзисторов, не выпаивая их из конструкции.

Чтобы судить о пригодности транзистора для того или иного устройства, достаточно знать два-три основных его параметра:

  1. Обратный ток коллектор-эмиттер при замкнутых выводах эмиттера и базы - Ікэк-ток в цепи коллектор-эмиттер при заданном обратном напряжении между коллектором и эмиттером.
  2. Обратный Ток коллектора - Ікво-ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера.
  3. Статический коэффициент передачи тока базы - h31э -отношение постоянного тока коллектора к постоянному току базы при Заданном постоянном обратном напряжении коллектор-эмиттер и Токе эмиттера в схеме с общим эмиттером (ОЭ).

Проще всего измерить ток Ікэк схеме, упрощенно изображенной на рис. 1. Узел А1 на нем обобщает все детали, входящие в прибор. Требования к узлу просты: он не должен оказывать влияние на результаты измерений, а при коротком замыкании в испытуемом транзисторе VТ1 ограничить ток до безопасного для- стрелочного индикатора значения.

Измерение Iкбо не предусматривается приборами, но это не трудно сделать, отключив вывод эмиттера от цепи измерения.

Некоторые трудности возникают при измерении статического коэффициента передачи h31э. В простых приборах он измеряется при фиксированном токе базы измерением тока коллектора, ио точность таких приборов невысока, поскольку коэффициент передачи зависит от тока коллектора (эмиттера). Поэтому h31э следует измерять при фиксированном токе эмиттера, как и рекомендует ГОСТ.

Достаточно при этом измерять ток базы и судить по нему о величине h31э. Тогда шкалу стрелочного индикатора можно отградуировать непосредственно в значениях коэффициента передачи. Правда, она получается неравномерной, но зато на ней укладываются все необходимые значения (от 19 до 1000).

Такие приборы уже разрабатывались радиолюбителями (см., например, статью Б. Степанова, В. Фролова «Испытатель транзисторов»- Радио, 1975, № 1, с. 49-51). Однако в них довольно часто не принимали мер по фиксации напряжения коллектор-эмиттер. Подобное решение оправдывали тем, что h31э мало зависит от этого напряжения.

Однако, как показывает практика, эта зависимость все же заметна в схеме ОЭ, поэтому напряжение коллектор-эмиттер желательно фиксировать.

Рис. 1. Схема измерения обратного тока коллектор-эмиттер.

Рис. 2. Схема измерения статического коэффициента передачи тока.

Исходя из этих соображений в радиокружке КЮТ Первоуральского Новотрубного завода Евгением Ивановым и Игорем Ефремовым под руководством автора была разработана схема измерения, принцип которой иллюстрирует рис. 2. Ток эмиттера ls испытуемого транзистора стабилизирован генератором стабильного тока А1, что снимает большинство требований к источнику питания G1: его напряжение может быть нестабильным, от него потребляется практически только ток 1э- Напряжение коллектор-эмиттер транзистора фиксировано, поскольку равно сумме стабильных напряжений на стабилитроне VD1, эмиттерном переходе транзистора VT1 и стрелочном индикаторе РА1. Сильная отрицательная обратная связь между коллектором и базой транзистора через стабилитрон и стрелочный индикатор удерживает транзистор в активном режиме, для которого справедливы следующие соотношения:

где Ік, Іэ, Іб - соответственно ток коллектора, эмиттера, базы транзистора, мА.

Для построении шкалы непосредственного отсчета удобно пользоваться формулой:

Приведенные формулы справедливы только в случае весьма малого тока ІКБО, характерного для кремниевых транзисторов. Если же этот ток значителен, для более точного подсчета коэффициента передачи лучше пользоваться формулой:

А теперь познакомимся с практическими конструкциями приборов.

Испытатель маломощных транзисторов

Его принципиальная схема приведена на рис. 3. Испытуемый транзистор подключают к зажимам ХТ1 - ХТ5. Источник стабильного тока собран на транзисторах VT1 и VT2. Переключателем SA2 можно установить один из двух токов эмиттера: 1 мА или 5 мА.

Чтобы не изменять шкалу измерений h31э, во втором положении переключателя параллельно индикатору РА1 подключается резистор R1, уменьшая впятеро его чувствительность.

Рис. 3. Принципиальная схема испытателя маломощных транзисторов.

Переключателем SA1 выбирают род работы - измерение h31э или Ікэк. Во втором случае в цепь измеряемого тока включается дополнительный токоограничительный резистор R2. В остальных случаях при коротких замыканиях в испытываемых цепях ток ограничивает генератор стабильного тока.

Чтобы упростить коммутацию, в цепь измерения тока базы введен выпрямительный мост VD2 - VD5. Напряжение коллектор-эмиттер определяется суммой напряжений на последовательно включенных стабилитроне VD1, двух диодах выпрямительного моста и эмиттерном переходе испытуемого транзистора. Переключателем SA3 выбирают структуру транзистора.

Питание на прибор подается только на время измерения кнопочным выключателем SB1.

Питается прибор от источника GB1, которым может быть батарея «Крона» или аккумулятор 7Д-0Д. Периодически аккумулятор можно подзаряжать, подключая зарядное устройство к гнездам 1 и 2 разъема XS1. Возможно питание прибора от внешнего источника постоянного тока напряжением 6...

15 В (нижний предел определяется устойчивостью работы во всех режимах, верхний - номинальным напряжением конденсатора С1), подключаемого к гнездам 2. и 3 разъема XS1. Диоды VD6 и VD7 при этом выполняют роль разделительных.

Рис. 4. Преобразователь ПМ-1.

Удобно использовать для питания прибора от сети преобразователь ПМ-1 (рис. 4) от электрофицированных игрушек. Он недорог и обладает хорошей электрической изоляцией между обмотками, обеспечивающей безопасность в работе.

Преобразователь нужно лишь оснастить штырьковой частью разъема XS1.

В приборе использован стрелочный индикатор типа М261М с током полного отклонения стрелки 50 мкА и сопротивлением рамки 2600 Ом. Резисторы - МЛТ-0,25. Диоды VD2 - VD5 должны быть обязательно кремниевые, с возможно меньшим обратным током. Диоды VD6, VD7 - любые из серий Д9, Д220, с возможно меньшим прямым напряжением.

Транзисторы - любые из серий КТ312, КТ315, со статическим коэффициентом передачи не менее 60. Оксидный конденсатор - любого типа, емкостью 20...100 мкФ на номинальное напряжение не ниже 15 В. Разъем XS1-СГ-3 или СГ-5, зажимы ХТ1 - ХТ5 - любой конструкции.

Рис. б. Внешний вид испытателя маломощных транзисторов.

Рис. 6. Шкала отсчета индикатора.

Детали прибора собраны в корпусе размерами 140Х 115X65 мм (рис. 5), изготовленном из пластмассы. Лицевая стенка, на которой укреплены стрелочный индикатор, кнопочный выключатель, переключатели, зажимы и разъем, закрыта фальшпанелью из органического стекла, под которую подложена цветная бумага с надписями.

Чтобы не вскрывать стрелочный индикатор и не чертить шкалу, к прибору изготовлен трафарет (рис. 6), дублирующий шкалу отсчета. Можно просто составить, таблицу, в которой для каждого деления шкалы указать соответствующее значение статического коэффициента передачи.

Для составления такой таблицы подойдут вышеприведенные формулы.

Налаживание прибора сводится к точной установке токов 1э 1 мА и Б мА подбором резисторов R3, R4 и к подбору резистора R1, сопротивление которого должно быть в 4 раза меньше сопротивления рамки стрелочного индикатора.

Испытатель мощных транзисторов

Схема этого прибора приведена на рис. 7. Поскольку к испытателю мощных транзисторов предъявляют меньшие требования по точности показаний, возникает вопрос: какие упрощения могут быть сделаны по сравнению с предыдущей конструкцией?

Испытывают мощные транзисторы при больших токах эмиттера (в данном приборе выбраны 0,1 А и 1 А), поэтому прибор питается только от сети через понижающий трансформатор Т1 и выпрямительный мост VD6 - VD9.

Рис. 7. Принципиальная схема испытателя мощных транзисторов.

Построить генератор стабильного тока на указанные сравнительно большие токи трудно, да и нет необходимости - его роль выполняют резисторы R4 - R7, диоды выпрямительного моста, обмотка трансформатора. Правда, стабильный ток эмиттера протекает только при стабильном напряжении сети и таком же напряжении коллектор-эмиттер испытуемого транзистора.

Дело облегчается тем, что последнее напряжение выбирается малым - обычно 2 В, чтобы избежать разогрева транзистора. Это напряжение равно сумме падений напряжения на двух диодах моста VD2 - VD5 и эмиттер ном переходе испытуемого транзистора.

Ожидалось, что будет заметно сказываться на токе эмиттера разность падений напряжений на эмиттерных переходах германиевого и кремниевого транзисторов, но ожидание не подтвердилось: на практике эта разность оказалась весьма малой. Другое дело - нестабильность сетевого напряжения, она вызывает еще большую нестабильность тока эмиттера (из-за нелинейности сопротивлений полупроводниковых диодов и постоянства напряжения коллектор-эмиттер испытуемого транзистора).

Поэтому для повышения точности измерений h31э прибор следует включать в сеть через автотрансформатор (например, ЛАТР) и поддерживать им напряжение питания прибора 220 В.

Очередной вопрос - о пульсациях выпрямленного напряжения: какая амплитуда их допустима? Многочисленные опыты по сравнению показаний прибора, питающегося от источника «чистого» постоянного тока и от источника пульсирующего тока, не выявили практически никакой разницы показаний h31э при использовании стрелочного индикатора магнитоэлектрической системы.

Сглаживающее действие конденсатора О прибора проявляется только при измерении небольших токов Ікэк (примерно до 10 мА). Кремниевый диод VD1 защищает стрелочный индикатор РА1 от перегрузок. В остальном схема прибора похожа на схему предыдущего устройства.

Трансформатор Т1 может быть от преобразователя ПМ-1, ио его нетрудно изготовить самим. Понадобится магнитопровод УШ14X18. Обмотка I должна содержать 4200 витков провода ПЭВ-1 0,14, обмотка II -160 витков ПЭВ-1 0,9 с отводом от 44-го витка, считая от верхнего по схеме вывода. Подойдет другой готовый или самодельный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 6,3 В при токе нагрузки до 1 А.

Резисторы -МЛТ-0,5 (Rl, R3), МЛТ-1 (R5). МЛТ-2 (R2, R6, R7) и проволочный (R4), изготовленный из провода с высоким удельным сопротивлением. Лампа HL1 - МНЗ,5-0,28.

Стрелочный индикатор - типа М24 с током полного отклонения стрелки 5 мА.

Рис. 8. Внешний вид испытателя мощных транзисторов.

Рис. 9. Шкала отсчета индикатора.

Диоды могут быть другие, рассчитанные на выпрямленный ток до 0,7 A (VD6 - VD9) и 100 мА (остальные). Прибор смонтирован в корпусе размерами 280 X 170x130 мм (рис. 8). Детали распаяны на выводах переключателей и на монтажной плате, укрепленной на зажимах стрелочного индикатора.

Как и в предыдущем случае, к прибору изготовлен трафарет (рис. 9), дублирующий шкалу отсчета.

Налаживание прибора сводится к установке указанных токов эмиттера подбором резисторов R4 и R5. Контроль тока ведут по падению напряжения на резисторах R6, R7. Резистор R1 подбирают таким, чтобы сумма сопротивлений его и индикатора РА1 была в 9 раз больше сопротивления резистора R2.

А. Аристов.

Аристов Александр Сергеевич - руководитель радиокружка клуба юных техников Первоуральского новотрубного завода, родился в 1946 году. В двенадцать лет строил приемники, измерительные приборы, устройства автоматики. По окончании школы вел радиокружок, работая на заводе и учась в техникуме. С 1968 года полностью посвятил себя занятиям с юными радиолюбителями. Описания конструкций кружковцев руководитель рассказал в трех десятках статей, опубликованных в отечественных и зарубежных журналах, на страницах сборника ВРЛ. Работы кружковцев отмечены 25 медалями «Юный участник ВДНХ», а труд руководителя - тремя бронзовыми медалями ВДНХ СССР.

Базовая схема дифференциальной пары на MOSFET транзисторах

Добавлено 30 января 2020 в 19:34

Сохранить или поделиться

В данной статье мы рассмотрим наиболее простую версию этой базовой схемы усилителя, применяемой в интегральных микросхемах.

Вспомогательная информация

Дифференциальный или несимметричный?

В начале изучения активных цепей обычно значительное время уделяется стандартным несимметричным схемам усилителей (например, с общим истоком, общим затвором, эмиттерный повторитель и пр.). Они, безусловно, заслуживают внимания в контексте знакомства с работой транзисторов, анализом в режиме малого сигнала и характеристиками усилителей. Но практическая ценность схем несимметричных усилителей – это совсем другая история. Дело в том, что в современных аналоговых микросхемах преобладают дифференциальные усилители. Для этого есть несколько причин:

  • Дифференциальные усилители применяют усиление не к одному входному сигналу, а к разности между двумя входными сигналами. Это означает, что дифференциальный усилитель естественным образом устраняет шум и помехи, присутствующие в обоих входных сигналах.
  • Дифференциальное усиление также подавляет синфазные сигналы – иными словами, смещение по постоянному напряжению, присутствующее на обоих входных сигналах, будет удалено, а усиление будет применено только к сигналу, представляющему интерес (при условии, конечно, что сигнал, представляющий интерес не представлен в обоих входах). Это особенно полезно в контексте проектирования микросхем, поскольку устраняет необходимость в громоздких конденсаторах, служащих для развязки по постоянному току.
  • Вычитание, которое происходит в дифференциальной паре, облегчает включение схемы в усилитель с отрицательной обратной связью, и если вы читали серию статей про отрицательную обратную связь, вы знаете, что отрицательная обратная связь – это лучшее, что могло бы случиться со схемой усилителя.

Разумно ожидать, что эти преимущества будут сопровождаться существенными недостатками, но технология производства микросхем сделала схему дифференциальной пары почти идеальной. Но есть две проблемы: 1) большее количество компонентов и 2) важность симметричности характеристик компонентов. О первой проблеме вы можете забыть, потому что стоимость добавления в микросхему еще нескольких транзисторов незначительна. Что касается второй проблемы, оказывается, что технология производства микросхем очень преуспела в достижении повторяемости характеристик компонентов внутри чипа (эта повторяемость приводит к «согласованию» характеристик).

В данной статье мы рассмотрим базовую схему дифференциального усилителя на MOSFET транзисторах с помощью обсуждения общей идеи и моделирования (то есть, не слишком много математики или сложного анализа схемы). Поскольку эта тема имеет отношение в первую очередь к реализации микросхем, мы будем использовать модель NMOS транзистора, которая специфична для технологии CMOS 0,35 мкм.

Пара MOSFET транзисторов

Принципиальная схема:

Рисунок 1 – Дифференциальная пара на MOSFET транзисторах

Обратите внимание на следующее:

  • В реальной жизни условное обозначение источника тока может быть заменено схемой, которая генерирует стабилизированный ток (для дополнительной информации смотрите статью «Базовая схема источника стабилизированного тока на MOSFET транзисторах»). Однако мы хотим, чтобы в этом вводном анализе всё оставалось простым и понятным, и поэтому в наших моделированиях вместо схемы стабилизации тока мы будем использовать идеальный источник тока.
  • В реальной реализации этой схемы в микросхеме резисторы были бы заменены токовым зеркалом, действующим как «активная нагрузка». Однако, если наша цель – понять работу дифференциальной пары, я думаю, мы должны начать с версии с резисторами.
  • Дифференциальная пара полностью сосредоточена на балансе. Таким образом, для оптимальной производительности резисторы и MOSFET транзисторы должны быть подобраны для совпадения характеристик. Это означает, что размеры канала обоих полевых транзисторов должны быть одинаковыми, а R1 должен быть равен R2. Значение сопротивления, выбранное для двух резисторов, будет упоминаться как Rс (т.е. сопротивление стока).

Анализ по постоянному току

Давайте определим условия смещения этой цепи, когда оба входа соединены с землей.

Рисунок 2 – Анализ по постоянному току

Сумма двух токов стока Iс1 и Iс2 должна равняться Iсмещ. Мы также знаем, что два тока стока равны, потому что в этом идеализированном анализе обе половины схемы идентичны. Таким образом,

\[I_{с1}=I_{с2}=\frac{I_{смещ}}{2}\]

Давайте предположим, что транзисторы находятся в состоянии насыщения.2\]

(В этой статье мы будем игнорировать модуляцию длины канала.) Ток стока уже установлен (источником тока), а затворы привязаны к узлу земли; это означает, что напряжение истока будет устанавливаться в любое значение, создающее напряжение затвор-исток (Vзи), соответствующее току стока Iсмещ/2. Посмотрим на результаты моделирования. С выходными напряжениями проще: рассчитайте падение напряжения на резисторе как (Iсмещ/2) × Rс, затем вычтите это падение напряжения из напряжения положительного источника питания. Вот пример:

Рисунок 3 – Анализ по постоянному току в LTspice

Выходные напряжения соответствуют ожидаемым. Напряжение истока кажется подходящим, учитывая, что пороговое напряжение (Vпорог) для этой модели SPICE составляет около 0,5 В; Моделирование говорит нам, что Vзи, соответствующее току стока 250 мкА, составляет около 0 В – (–725 мВ) = 725 мВ, что примерно на 225 мВ выше Vпорог.

Давайте вернемся к нашему предположению о насыщении транзисторов (так называемый «активный режим»). Усилитель на MOSFET транзисторе должен оставаться в области насыщения на своей передаточной характеристике, потому что в области насыщения коэффициент усиления выше и более стабилен по сравнению с триодной областью. Для обеспечения насыщения напряжение стока всегда должно быть выше, чем напряжение затвора минус пороговое напряжение:

\[V_{си}\geq V_{зи}-V_{порог}\ \ \Rightarrow \ \ V_{зс}\leq V_{порог}\]

В этом примере напряжение стока (также называемое Vвых) установлено на уровне 2,05 В. Это означает, что у нас есть ограничение по Vвх: синфазное входное напряжение не может превышать 2,05 В + 0,5 В = 2,55 В, поскольку при достижении входного напряжения уровня на Vпорог вольт выше напряжения стока MOSFET транзистор входит в триодную область.

Подавление синфазных сигналов

Давайте проведем быстрое моделирование, чтобы доказать себе, что дифференциальная пара не будет усиливать синфазные напряжения. Вот схема:

Рисунок 4 – Анализ подавления синфазных сигналов в LTspice

Как вы можете видеть, даже при 1 вольте синфазного входного напряжения выходное напряжение по-прежнему находится на уровне напряжения смещения = 2,05 В. Простое объяснение этого режима подавления синфазных сигналов заключается в следующем: величина выходного напряжения регулируется током стока, а не входным напряжением. Пока два входных напряжения одинаковы, фиксированный ток смещения равномерно распределяется между двумя транзисторами, и, таким образом, Vвых1 и Vвых2 не изменяются.

Также обратите внимание, что напряжение затвор-исток примерно такое же (поскольку ток стока не изменился), хотя напряжение истока увеличилось, чтобы компенсировать тот факт, что на затворе теперь напряжение 1 В вместо уровня земли.

Дифференциальное усиление

Вы можете понять дифференциальную работу данной схемы, если вспомните следующее:

  • Iс1 + Iс2 = Iсмещ
  • Vи1 = Vи2

Если напряжение на затворе Q1 выше, чем напряжение на затворе Q2, Vзи1 также должно быть выше, чем Vзи2, поскольку оба транзистора имеют одинаковый потенциал на выводе истока. Более высокое напряжение затвор-исток означает больший ток стока, но сумма токов стока остается неизменной – таким образом, Iс1 увеличивается, а Iс2 уменьшается, и это вызывает соответствующее уменьшение Vвых1 и соответствующее увеличение Vвых2. Например:

Рисунок 5 – Анализ дифференциального усиления в LTspice

Мы закончим этот вводный анализ, промоделировав отклик схемы на малый дифференциальный сигнал и сравнив коэффициент усиления, полученный при моделировании, с теоретическим коэффициентом усиления. Давайте вернем синфазное напряжение обратно на уровень 0 В и затем подадим на затвор Q1 синусоидальный сигнал 1 мВ:

Рисунок 6 – Анализ дифференциального усиления в режиме малых сигналов в LTspice

Мы определим выходное напряжение как разницу, Vвых1 – Vвых2; это удваивает коэффициент усиления относительно использования отдельно Vвых1 или Vвых2, а также устраняет смещение по постоянному напряжению, связанное с напряжениями смещения.2}\times\left(\frac{35\ мкм}{0.35\ мкм}\right)\times500\ мкА}=0.00182\ \frac{А}{В}\]

Всё:

\[A_{дифф}=0.00182\ \frac{А}{В}\times5\ кОм=9.1\]

Расчетное значение = 9,1, промоделированное значение = 10: я бы сказал, что это довольно близко.

Заключение

Базовая схема дифференциальной пары на MOSFET транзисторах важна для всех, кто хочет углубиться в проектирование аналоговых микросхем. Мы можем рассказать об этой схеме гораздо больше, но пока оставим всё, как есть. В следующей статье мы рассмотрим увеличение производительности, которое может быть достигнуто при использовании активной нагрузки вместо резисторов стока.

Оригинал статьи:

Теги

LTspiceMOSFET / МОП транзисторSPICESPICE модельДифференциальная параДифференциальный усилительМоделированиеПолевой транзистор

Сохранить или поделиться

Согласование пар транзисторов Быстрое использование этой схемы

Во многих критических схемах, таких как усилители мощности, инверторы и т. Д., Возникает необходимость использовать согласованные пары транзисторов с одинаковым усилением hFE. Невыполнение этого может привести к непредсказуемым результатам на выходе, например, к нагреву одного транзистора по сравнению с другим или к асимметричным условиям на выходе.

Автор: Дэвид Корбилл

Чтобы устранить это, согласование пар транзисторов со спецификациями Vbe и hFE становится важным аспектом для типичных приложений.

Представленную здесь идею схемы можно использовать для сравнения двух отдельных BJT и, таким образом, определить, какие именно из них идеально подходят с точки зрения их характеристик усиления.

Хотя обычно это делается с помощью цифровых мультиметров, простая схема, такая как предлагаемый тестер согласования транзисторов, может быть намного удобнее по следующим причинам.

  1. Он обеспечивает прямую индикацию того, согласованы ли транзистор или BJT точно или нет.
  2. Никаких громоздких мультиметров и проводов не требуется, поэтому хлопот минимум.
  3. Мультиметры
  4. используют питание от батарей, которые в критических точках имеют тенденцию разряжаться, что затрудняет процедуру тестирования.
  5. Эту простую схему можно использовать для тестирования и согласования транзисторов в цепях массового производства без каких-либо сбоев или проблем.

Принципиальная схема

Обсуждаемая концепция - замечательный инструмент, который умело выбирает пару транзисторов из всех возможных в самый последний момент.

Пара транзисторов будет «согласована», если напряжение на базе / эмиттере и усиление тока идентичны.

Степень точности может быть от «примерно такой же» до «точной» и может быть изменена по мере необходимости. Мы знаем, насколько полезно иметь согласующие транзисторы для таких приложений, как дифференциальные усилители или термисторы.

Поиск похожих транзисторов - отвратительная и утомительная работа. Тем не менее, это должно происходить время от времени, потому что спаренные транзисторы часто используются в дифференциальных усилителях, особенно когда они работают как термисторы.

Обычно большое количество транзисторов проверяется с помощью мультиметра, и их значения записываются до тех пор, пока не останется ничего, что можно было бы проверить.

Светодиоды загорятся, если будет ответ от транзисторов U BE и H FE .

Схема выполняет тяжелую работу, так как вам просто нужно подключить пары транзисторов и контролировать свет.

Всего светодиодов три; первый позволяет узнать, эффективнее ли BJT № 1, чем BJT №2 второй светодиод описывает обратное. Последний светодиод подтверждает, что транзисторы действительно совпадают.

Как работает схема

Хотя это выглядит немного сложным, это следует относительно прямому правилу. На рисунке 1 для большей ясности изображен базовый тип схемы.

Тестируемые транзисторы (TUT) имеют треугольную форму волны. Расхождения между их коллекторными напряжениями идентифицируются парой компараторов и указываются светодиодами.В этом вся концепция.

На практике два тестируемых BJT питаются одинаковыми управляющими напряжениями, как показано на Рисунке 1.

Однако мы обнаружили, что их сопротивление коллектора довольно сильно отличается. R2 a и R2 b несколько больше по сопротивлению по сравнению с R1, но R2 a как единое целое имеет меньшее значение, чем R1. Это вся настройка схемы выборки.

Допустим, два тестируемых транзистора абсолютно одинаковы с точки зрения U BE и H FE .Восходящий наклон входного напряжения включит их обоих одновременно, и, следовательно, их коллекторные напряжения упадут.

Здесь, если вышеупомянутая ситуация приостановлена, мы увидим, что напряжение коллектора второго транзистора немного ниже, чем напряжение первого транзистора, потому что полное сопротивление коллектора больше.

Поскольку R2 a имеет более низкое сопротивление, чем R1, потенциал на переходе R2 a / R2 b будет немного больше, чем на коллекторе транзистора 1.

Таким образом, вход «+» компаратора 1 будет заряжаться положительно относительно его входа «-». Это показывает, что выход K1 будет включен, а светодиод D1 не загорится.

В то же время, вход «+» K2 будет заряжен отрицательно по сравнению с его «-», и из-за этого выход будет выключен, а светодиод D3 также останется выключенным. Когда выход K1 включен, а K2 выключен, D2 будет включен, чтобы показать, что оба транзистора абсолютно одинаковы и согласованы.

Давайте посмотрим, есть ли у TUT1 меньший UBE и / или больший H FE , чем у TUT2.На переднем фронте треугольного сигнала напряжение коллектора TUT1 будет падать быстрее, чем напряжение коллектора TUT2.

Тогда компаратор K1 будет реагировать таким же образом, и вход «+» будет заряжен положительно относительно входа «-», и, следовательно, его выход будет высоким. Поскольку низкое напряжение коллектора TUT1 связано с входом «-» K2, оно будет меньше, чем вход «+», подключенный к коллектору TUT2.

В результате выход K2 начинает расти.Из-за двух высоких выходов компараторов D1 не светится.

Поскольку D2 связан как D1 и между двумя высокими уровнями, он также не будет гореть. Оба эти условия заставляют D3 загораться и, таким образом, делают вывод, что коэффициент усиления TUT1 превосходит TUT2.

Если коэффициент усиления TUT2 определен как лучший из двух транзисторов, это приводит к более быстрому падению напряжения коллектора.

Следовательно, напряжения на коллекторе и переходе R2 a / R2 b будут меньше по сравнению с напряжением коллектора TUT1.

В конце концов, низкий сигнал на входах «+» компараторов переключится на низкий по отношению к входу «-», позволяя двум выходам быть низким.

В связи с этим светодиоды D2 и D3 не загораются, а в этот момент будет гореть только D1, что сигнализирует о том, что TUT2 имеет лучшее усиление, чем TUT1.

Принципиальная схема

Полная принципиальная схема тестера пары BJT изображена на рисунке 2. Компоненты, обнаруженные в схеме, представляют собой ИС типа TL084, в которой размещены четыре операционных усилителя (операционных усилителя) на полевых транзисторах.

Триггер Шмитта A1 и интегратор построены на основе A2 для создания стандартного генератора треугольных волн.

В результате на оцениваемые транзисторы подается входное напряжение. Операционные усилители A3 и A4 работают как компараторы, а их соответствующие выходы - это те, которые регулируют светодиоды D1, D2 и D3.

При дальнейшем осмотре соединения резисторов на коллекторных выводах двух транзисторов мы понимаем причину использования менее сложной схемы для исследования правила.

Конечная схема кажется очень сложной, так как сдвоенный потенциометр (P1) был введен в диапазон по умолчанию, в котором характеристики транзистора считаются точно такими же.

Когда P1 повернут в крайнее левое положение, загорится светодиод D3, что означает, что пара TUT будет одинаковой с разницей менее 1%.

Допуск может отклоняться примерно на 10% для «подобранной пары», когда горшок полностью повернут по часовой стрелке.

Верхний предел точности зависит от значений резисторов R6 и R7, что является результатом противодействия напряжению TL084 и точности отслеживания P1a и P1b.

Кроме того, TUT будут реагировать на изменения их температуры, поэтому это необходимо соблюдать.

Например, если с транзистором работали люди перед тем, как подключить его к тестеру, результаты не будут точными на 100% из-за отклонений температуры. Итак, рекомендуется отложить окончательное считывание до тех пор, пока транзистор не остынет.

Источник питания

Для тестера необходим симметричный источник питания. Поскольку амплитуда питающего напряжения не имеет значения, схема нормально работает с ± 9 В, ± 7 В или даже с ± 12 В.Простая пара батарей на 9 В может обеспечивать питание схемы, поскольку потребляемый ток составляет всего 25 мА.

Кроме того, этот тип цепей обычно не работает в течение очень долгого времени. Одним из преимуществ схемы с батарейным питанием является то, что конструкция хорошо упорядочена и проста в эксплуатации.

Печатная плата

На Рисунке 3 показана печатная плата тестера. Из-за небольшого размера и очень небольшого количества компонентов конструкция схемы довольно проста.Все, что требуется, - это стандартная ИС, два крепления для транзисторов для TUT, несколько резисторов и три блока светодиодов. Важно убедиться, что резисторы R6 и R7 относятся к типу 1%.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Согласование силовых и задающих транзисторов

Согласование силовых и управляющих транзисторов
Elliott Sound Products Согласование силовых и управляющих транзисторов

© 2001 - Род Эллиотт (ESP)
Страница Обновлено в июле 2015 г.


Указатель статей
Главный указатель

Содержание
Введение
Независимо от того, используете ли вы биполярные переходные транзисторы (BJT) или металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы (MOSFET), существует множество схем, которые предлагают (или требуют) согласованные пары транзисторов.Некоторые розничные продавцы продают согласованные устройства, но они довольно дороги и редко доступны.

Согласование силовых транзисторов теоретически легко, но на самом деле существует довольно много параметров, которые необходимо согласовать, чтобы получить действительно согласованные пары. Ситуация немного усложняется, когда у вас есть устройства PNP и NPN (или N-Channel и P-Channel), поскольку более простые методы сравнения (или мосты) не работают из-за противоположных полярностей.

Эта статья не предназначена для того, чтобы охватить все возможности, так как необходимое оборудование выходит за пределы диапазона среднестатистического любителя.Имейте в виду, что некоторые из тестов потенциально разрушительны, если тестируемое устройство (тестируемое устройство) не имеет надлежащего радиатора, поэтому установка достаточно прочного радиатора имеет важное значение. В идеале следует использовать метод быстрого зажима, чтобы устройства не приходилось каждый раз завинчивать - на это может уйти много времени.

Производители решают проблему радиатора с помощью импульсного тестирования (чтобы устройство не могло нагреться), но для этого требуется дорогостоящее оборудование, поэтому требуется более простой тест.Упрощение на самом деле делает его более сложным для сильноточных испытаний, поскольку вам придется установить транзистор перед началом. Для этих тестов использование слюдяных шайб исключено (слишком много времени), поэтому радиатор будет на потенциале коллектора (BJT) или стока (MOSFET).

Вам также понадобится достаточно мощный источник питания, если вы хотите проводить испытания при высоком токе. Вы также должны знать о зоне безопасной эксплуатации устройства, так как превышение этого значения очень быстро разрушит BJT.МОП-транзисторы немного более снисходительны, но все равно выйдут из строя, если зайти слишком далеко. Напряжение питания намеренно достаточно низкое (около 12 ° C постоянного тока), чтобы не возникало проблем с SOA.

Альтернатива показанному здесь методу описана в проекте 177. Это тестер постоянного тока коллектора h FE для транзисторов, и поскольку он использует постоянный ток коллектора, он позволяет более точное согласование. Он использует выбираемый эмиттерный резистор для определения тока и может обеспечить очень точные результаты.Однако это более сложная схема, чем описанная здесь.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Запрещается превышать номинальное максимальное напряжение между источником и затвором полевых МОП-транзисторов.


Испытательное оборудование

В идеале у вас будет два мультиметра, но можно использовать один, если у вас их нет. Измерители, как правило, будут цифровыми, и может быть полезен диапазон тока до 2 А (но не обязательно).

Источник питания в идеале должен быть регулируемым, но если у вас его нет, нерегулируемый источник питания все равно будет работать.Колебания напряжения сети влияют на точность измерений. Обычные вариации не вызовут больших ошибок, и конечный результат «согласованных» устройств все равно будет иметь некоторые вариации - обнаружение двух идентичных транзисторов обычно не ожидается или не достигается.


Рисунок 1 - Нерегулируемый источник питания 12 В

Мостовой выпрямитель должен быть сильноточным, и, учитывая, что мосты на 35 А довольно дешевы, это хороший выбор. Показанные типы 1N5404 подходят для выходного тока не более 6 А.Я предлагаю, чтобы силовой трансформатор был достаточно прочным, иначе во время тестирования будет наблюдаться чрезмерное падение напряжения. Трансформатора на 100 ВА будет более чем достаточно. Не стесняйтесь увеличивать емкость, если от этого вам станет легче. Это не изменит ничего, кроме снижения пульсации питания, что в любом случае не имеет значения для такого рода испытаний.


Рисунок 1A - Регулируемый источник питания 12 В

В идеале следует использовать регулируемую версию блока питания. Это гарантирует, что испытательное напряжение будет стабильным и не будет зависеть от колебаний напряжения в сети.Регуляторам нужен хороший радиатор, но поскольку штырь заземления (контакт 2) подключен к корпусу, два регулятора можно прикрутить непосредственно к радиатору. Это улучшает тепловые характеристики. Термопаста (также известная как «термопаста») имеет важное значение, а радиатор в идеале должен быть изолирован от корпуса, поскольку имеется переключатель полярности. Внутренние части тестера должны быть электрически плавающими.

RL1 - это реле, обычно с сопротивлением катушки около 270 Ом и номиналом контактов не менее 10 А при 12 В.При нажатии SW2 («Тест») реле активируется и подает питание на тестовую цепь и тестируемое устройство. D5 используется для подавления обратной ЭДС катушки реле при отпускании кнопки.

Радиатор должен быть спроектирован так, чтобы транзисторы можно было легко и быстро монтировать и демонтировать, в противном случае задача очень быстро превратится в рутинную работу. Обычно достаточно сильного пружинного зажима, чтобы транзистор был прикреплен к радиатору и оставался красивым и холодным во время теста, который все же следует проводить достаточно быстро, чтобы нагрев устройства не исказил результаты.Во всех случаях продолжительность теста должна быть одинаковой для каждого устройства, и на радиаторе полезен вентилятор, чтобы гарантировать, что нагрев с течением времени не вызывает ошибок (они могут стать значительными даже при небольшом повышении температуры радиатора). Вентилятор может питаться от указанного источника питания.


Тестовая цепь

Сам тест довольно простой. Первый квалификатор предназначен для усиления и напряжения эмиттер-база для BJT при известном токе или напряжения исток-затвор для полевых МОП-транзисторов, опять же для известного тока.Этот первый тест должен быть выполнен с текущим заданным током покоя (на устройство). На рисунке 1 показана установка, и она намеренно довольно проста. Это будет работать для BJT и MOSFET без каких-либо изменений. Помните, что при тестировании полевых МОП-транзисторов затвор чувствителен к статическому электричеству, поэтому необходимо принять соответствующие меры, чтобы ИУ не было повреждено. Никогда не превышайте номинальное напряжение «исток-затвор» - !

Вам понадобятся резисторы большой мощности. Фактическая номинальная мощность зависит от напряжения питания и испытательного тока.Для предлагаемого источника питания 12 В максимальный испытательный ток 2 А является разумным, поэтому резисторы должны быть установлены, как показано ниже - четыре резистора 1 Ом 5 ​​Вт будут более чем приемлемыми для сильноточных испытаний. Остальные должны быть такими, как описано, и дадут четыре диапазона тестов для удовлетворения большинства потребностей в тестах.


Рисунок 2 - Измерение коэффициента усиления / напряжения в режиме покоя

VR1 должен быть горшком с проволочной обмоткой для тестирования BJT, но может быть более ценным углеродным горшком, если вы хотите тестировать только MOSFET.Я, конечно же, предлагаю горшок с проволочной обмоткой, так как он увеличивает полезность испытательного приспособления. Во время работы горшок сильно нагревается (он рассеивает около 1 Вт), поэтому убедитесь, что вы выключаете питание между тестами. Измерительные провода должны быть оснащены цветными зажимами типа «крокодил» для эмиттера / истока, базы / затвора и коллектора / стока (BJT и MOSFET соответственно).

Переключатель «Тест» (SW2 на рис. 1) - это кнопка мгновенного действия, которая позволяет настроить тест, не отключая питание.Постоянный ток к тестовой цепи и тестируемому устройству присутствует только до тех пор, пока SW2 нажат, поэтому вы с меньшей вероятностью повредите что-либо при отсутствии напряжения при переходе от одного тестового транзистора к другому.


Базовый процесс тестирования

Выберите транзистор наугад из имеющихся и подключите его к испытательному стенду. Убедитесь, что горшок установлен на минимум и что сначала выбрана правильная полярность! Установите переключатель в диапазон 10 Ом, нажмите кнопку «Test» и регулируйте потенциометр, пока напряжение на клеммах M1 и M2 не станет равным 10 x Iq (в амперах).Если вы хотите использовать ток покоя 100 мА, напряжение на резисторе будет 10 x 0,1 = 1 В. Не забудьте сначала разделить общий ток покоя на количество параллельных выходных устройств.

Для силовых транзисторов переключатель «Base Current Range» (SW5) должен быть установлен в высокий диапазон (100 Ом), а базовый ток ограничен примерно до 60 мА. Для устройства с коэффициентом усиления 20 ток коллектора будет около 1,2 А, но он увеличится до 3 А, если коэффициент усиления равен 50 (чаще встречается в современных устройствах).Для маломощных устройств и полевых МОП-транзисторов оставьте переключатель в нижнем диапазоне (~ 6 мА). Обратите внимание, что максимальное напряжение затвора намеренно ограничено примерно 6 В.

Теперь вы можете измерить напряжение эмиттер-база или исток-затвор. Нажмите кнопку «Test», запишите показания и отметьте только что протестированный транзистор (чтобы вы могли соотнести устройство с его измеренными характеристиками). Повторите тест с другими имеющимися у вас устройствами, при необходимости поменяв полярность (SW3) - , но не регулируйте потенциометр - оставьте его точно там, где он был для первого транзистора.Имейте в виду, что ток в последующих транзисторах может отличаться на несколько сотен процентов, поэтому может потребоваться перенастроить потенциометр и заново запустить тесты с самого начала.

Очень важно, чтобы все тестируемые транзисторы имели одинаковую температуру. Это можно контролировать с помощью термистора и омметра, чтобы результаты испытаний были сопоставимы. Если вы не управляете температурой должным образом, результаты бесполезны. Биполярные транзисторы изменяют свои Vbe (напряжение база-эмиттер) и h FE в зависимости от температуры, а более высокая температура означает более низкую Vbe и выше h FE .МОП-транзисторы изменяют свои Vgs (напряжение затвор-исток), R DS-on (сопротивление «включено») и крутизну в зависимости от температуры.

Для каждого устройства запишите напряжение эмиттер-база (или исток-затвор), напряжение на резисторах (или ток через них) и номер ссылки, который вы отметили на каждом устройстве. Когда вы закончите, у вас будет массив напряжений и токов (рассчитанных на основе напряжения резистора, если вы не используете измеритель тока), и вы можете выбрать те устройства, которые наиболее подходят.Как правило, только ток действительно имеет значение, за исключением устройств, подключенных параллельно, где напряжение база-эмиттер становится важным. Напряжение исток-затвор не изменится, если вы тестируете полевые МОП-транзисторы, поэтому его нужно измерить только один раз.

Используя более высокое сопротивление, можно таким же образом тестировать устройства меньшего размера. Для задающих транзисторов диапазон 100 Ом будет удовлетворительным, а для транзисторов с малым сигналом используйте диапазон 1 кОм. Будьте очень осторожны, чтобы поддерживать ток и напряжение в пределах номинальных значений устройства! Поворотный переключатель на блоке питания предназначен именно для этой цели.

Диапазон Шкала измерения
1 Ом 1 А / Вольт
10 Ом 100 мА / Вольт
100 Ом 10 мА / Вольт
1 кОм 1 мА / Вольт

Когда вы подключаете вольтметр к клеммам, вы измеряете падение напряжения на выбранном сопротивлении. В таблице выше показан каждый диапазон и его масштаб.Например, если вы используете диапазон 1 Ом и настраиваете потенциометр, чтобы получить напряжение 2 В, ток через ИУ составит 2 ампера. Аналогичным образом, если вы используете диапазон 100 Ом и измеряете 3 В, ток устройства составляет 30 мА. Тот же принцип применяется ко всем остальным диапазонам. Поддерживайте максимальное напряжение ниже 6 В во всех диапазонах (2 В для диапазона 1 Ом), иначе на коллекторе / стоке ИУ будет недостаточно напряжения.

Тест будет соответствовать устройствам, так что они примерно равны в наиболее важной области кроссовера - при желании вы можете тестировать с еще более низким током, чтобы гарантировать наименьшую возможную ошибку между устройствами, однако тесты становятся очень быстрыми потребление и получение устройств, полностью согласованных во всем рабочем диапазоне, маловероятно.


Сильноточный тест

Если у вас есть выбор транзисторов, которые имеют примерно равные низкотоковые характеристики, вы можете провести сильноточный тест, если хотите - для этого используется диапазон 1 Ом на поворотном переключателе. Я не рекомендую вам превышать 2 А, если вы не уверены в том, что делаете, и / или не используете блок питания с более высоким номиналом.

Тест настраивается точно так же, как и раньше, за исключением того, что ток увеличивается до желаемого значения теста.Для каждого тестируемого устройства убедитесь, что продолжительность теста сохраняется в течение одного и того же времени - скажем, 10 секунд. Вам нужно будет подождать, пока радиатор остынет до той же начальной температуры (или достаточно близкой к ней) между тестами. Здесь поможет вентилятор, и это обязательно, если вы собираетесь протестировать разумное количество устройств. Убедитесь, что у вас достаточно времени, чтобы радиатор вернулся к известной температуре. При желании вы можете включить термистор, который позволит вам контролировать температуру радиатора с помощью омметра.Точные показания температуры не важны, важно только убедиться, что радиатор имеет одинаковую температуру для каждого теста.

Опять же, вы заметите точный ток каждого устройства с потенциометром в том же положении, что и для первого протестированного транзистора. В конце у вас будет набор цифр, которые показывают наиболее подходящие устройства из имеющихся. Я настоятельно рекомендую вам не ожидать чудес - если вы можете получить транзисторы, которые измеряют в пределах 10% друг от друга как для испытаний с высоким, так и с низким током, это хороший результат.Вы можете добиться большего, но не рассчитывайте на это и не впадайте в депрессию, если вам придется принять более широкую толерантность.

Для смелых (и тех, кто потратил время на создание действительно прочного набора для испытаний радиатора), вы можете провести дальнейшие испытания при более высоких токах, но вам нужно будет быть предельно осторожным. Помните, что 2 А при 12 В - это постоянное рассеивание 24 Вт, и это очень быстро нагреет тестируемый транзистор - более высокие токи создадут еще больше тепла.

С резистором 1 Ом рассеиваемая мощность транзистора уменьшается незначительно, и даже 24 Вт - это слишком много, чтобы избавиться от него в любой тестовой среде.Вам придется использовать термопасту для DUT, чтобы предотвратить перегрев, поскольку обычно невозможно получить показания достаточно быстро, если у вас нет доступа к цифровому запоминающему осциллографу. Если у вас есть доступ к одному, импульсные тесты рекомендуются для всех сильноточных испытаний. Однако способ сделать это выходит за рамки этой небольшой статьи.

Альтернативный подход - провести измерения при больших и малых токах, а затем рассчитать (или построить график) передаточные характеристики каждого устройства.Хотя это требует времени, это должно дать хорошие результаты. В идеале вы должны снимать измерения как минимум в трех точках. Измерьте напряжение коллектора / стока (а для полевых МОП-транзисторов напряжение истока и затвора) при ...

  • ожидаемый расчетный ток покоя
  • близко к пиковому ожидаемому току, а ...
  • точка на полпути между двумя

Когда у вас есть эти цифры, вы можете выбрать те, которые представляют собой наиболее близкое возможное совпадение. Вам действительно повезет, если вы получите точное соответствие, но должно быть возможно получить несколько приемлемо подобранных пар из партии разумного размера.Вероятно, вам понадобится минимум 10 устройств, если возможно, из одной производственной партии.


Транзисторы параллельные

Когда силовые транзисторы используются параллельно, некоторые конструкции усилителей полагаются на точное согласование всех устройств. Использование эмиттерного резистора для каждого устройства приводит к некоторой степени разделения тока, но при очень низких значениях (менее 0,1 Ом) устройства должны быть согласованы, потому что сопротивления едва достаточно для обеспечения равного распределения при нормальной работе.

Для согласования параллельно включенных транзисторов обычно требуется, чтобы V был согласован с коэффициентом усиления , и . Согласование коэффициентов усиления должно выполняться в диапазоне коллекторных токов, чтобы транзисторы равномерно распределяли нагрузку. Природа биполярных транзисторов заключается в том, что тот, который принимает наибольшую нагрузку (из-за более высокого усиления или меньшего V = ), становится более горячим, и это увеличит усиление и еще больше снизит V до , заставляя его даже больше нагрузки.Использование общего радиатора гарантирует, что температура кристаллов будет достаточно близкой друг к другу.

Использование эмиттерных резисторов всегда помогает, но в некоторых случаях может быть недостаточно для обеспечения долговременной надежности, особенно если устройства используются на пределе своих максимальных номиналов. Некоторые разработчики включают последовательные резисторы в базовые схемы - они могут помочь, но могут принести больше вреда, чем пользы, и обычно не рекомендуются. В полевых МОП-транзисторах резисторы затвора всегда необходимы для предотвращения паразитных колебаний, но они не влияют на распределение тока.

Поскольку температура всех параллельно включенных транзисторов должна быть одинаковой (по причинам, описанным выше), важно, чтобы все силовые транзисторы (биполярные или MOSFET) использовали один и тот же физический радиатор. Таким образом, средняя температура будет практически одинаковой для всех устройств. Всегда используйте резисторы эмиттера или истока с разделением тока, если это возможно, и не стесняйтесь согласовывать V и и усиление параллельно включенных транзисторов (или V gs и усиление для полевых МОП-транзисторов).


Заключение

Описанные тесты не являются наиболее точными из известных, но они вполне подойдут любителям. Можно ожидать, что результаты будут очень хорошими при использовании для сопоставления, а выбранные пары будут намного ближе, чем вам когда-либо даст случайный выбор.

Согласованные транзисторы редко дадут вам «лучший звук» (что бы это ни значило). Как правило, искажения практически не затрагиваются, и нет никакого влияния на частотную характеристику или переходную характеристику.Что вы получите (для параллельно подключенных устройств), так это большую надежность, потому что транзисторы будут более равномерно распределять ток.

Имейте в виду, что некоторые конструкции с «низкой обратной связью» абсолютно требуют, чтобы транзисторы NPN и PNP были согласованы, потому что обратной связи недостаточно, чтобы сделать схему линейной, если отдельные устройства не имеют точно согласованного усиления во всем диапазоне рабочего тока. Согласование V - между устройствами NPN и PNP бесполезно при любой разумной конструкции усилителя.

Набор для тестирования довольно дешев в изготовлении и может использоваться для всех видов тестирования транзисторов - не только для согласования, но и для проверки работоспособности транзисторов. Поскольку он будет работать с биполярными транзисторами и полевыми МОП-транзисторами, он имеет большую полезность по сравнению с большинством обычных тестеров транзисторов для большинства основных потребностей тестирования. Добавленные небольшие дополнения делают его еще более полезным.



Указатель статей
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2001. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и авторские права © декабрь 2001. Последнее обновление - апр 08, добавлены детали параллельных транзисторов, обновлены схемы. / Июль 2015 - добавлено тестовое реле и изменен текст в соответствии с требованиями.


Kassutronics: Согласование транзисторов

Многие распространенные схемы синтеза требуют «согласованных пар» транзисторов, часто для дифференциальных усилителей. Примеры этого будут приведены в следующих статьях, но сначала я приведу несколько заметок о том, как получить эти совпадающие пары.

Что такое согласование транзисторов и почему

Давайте начнем с немного теории, возьмем в качестве примера транзистор NPN (но не стесняйтесь пропустить эту часть).


В активной области ( V C > V B > V E ) ток эмиттера I E описывается уравнением (модель Эберса-Молла):
где I S - ток насыщения , В BE = В B - В E - напряжение база-эмиттер, а В T - тепловое напряжение, определяемое абсолютной температурой T (в Кельвинах)
или около 25 мВ при комнатной температуре.

Это много информации, но главное в том, что ток, проходящий через транзистор (обратите внимание, что ток эмиттера почти равен току коллектора для транзистора с высоким коэффициентом усиления), зависит от напряжения база-эмиттер, а параметр I S . Этот параметр зависит от деталей того, как сделан транзистор, и может отличаться от одного транзистора к другому (он также изменяется в зависимости от температуры).

При создании дифференциального усилителя линейность (и напряжение смещения) усилителя зависит от того, что оба транзистора имеют одинаковую вольт-амперную характеристику и, следовательно, имеют одинаковые I S .Итак, цель состоит в том, чтобы найти пару транзисторов с (почти) равными I S .

Как измерить

I S

Мы не можем измерить I S напрямую, но вместо этого мы можем пропустить через транзистор известный ток I E и измерить напряжение V BE . Предполагая, что температура не меняется, соответствие V BE будет таким же, как прямое сопоставление I S .Традиционное решение - создать точный источник тока, использовать точный мультиметр для измерения В BE и попытаться стабилизировать температуру в испытательной установке.

Намного лучший способ был представлен в этой статье Яном Фрицем. В статье дается подробное описание, но основная идея состоит в том, чтобы напрямую измерить разницу между двумя транзисторами напрямую, работающими от одного и того же источника питания. Это значительно снижает требуемую точность источника тока, а также требуемую температурную стабильность.Тем не менее, относительная температура между двумя транзисторами все еще критична.
Схема согласования транзисторов Яна Фрица

Я воспроизвел схему здесь для ясности, но все права и авторские права принадлежат Яну Фрицу. Rref и D1 действуют как простой регулятор напряжения, устанавливая В C на фиксированное значение (около 0,6 В). R1 и R2 определяют токи транзисторов.Рекомендуется согласовать R1 и R2 (измерить связку резисторов мультиметром и выбрать лучшую пару), чтобы обеспечить равные токи эмиттера. Измеряем дифференциальное напряжение между выводами эмиттера мультиметром (выставляем на наиболее чувствительную настройку, желательно микровольты). Поскольку выводы базы транзистора соединены вместе, измерение представляет собой разницу в V BE Q1 и Q2. Если мультиметр показывает 0 В, мы знаем, что транзисторы согласованы!

Если вы знакомы с дифференциальными усилителями, на самом деле есть более интуитивный способ объяснить эту схему.Эта схема представляет собой простой дифференциальный усилитель с дифференциальным входом 0 В (оба входа заземлены). Если (дифференциальный) выход также равен 0 В, это означает, что у вас хорошее соответствие.

Ян Фриц использует эту технику, чтобы найти соответствие с точностью до 50 микровольт, но для базовых дифференциальных усилителей нас это не особо заботит; в некоторых источниках указано требование 2 мВ. Вместо того, чтобы пробовать все возможные пары, пока вы не найдете совпадение, гораздо проще определить один транзистор в качестве эталонного транзистора и оставить его всегда на месте как Q1.Затем по очереди вставьте все остальные транзисторы как Q2 и запишите напряжение. Обычно вы найдете значения около 1 или 2 мВ. Затем из записанных значений вы можете выбрать подходящие пары.

Мои настройки и выводы

Моя установка согласования транзисторов

Я построил схему на макетной плате, используя в качестве источника питания две батареи на 9 В и партию из 25 транзисторов BC547C. Сразу ясно, что стабильность температуры является ключевым фактором, и простое прикосновение к транзистору легко даст разницу в 10 мВ или более.Поэтому вам нужно вставить транзистор и подождать, пока Q1 и Q2 снова не станут равными (дождитесь стабилизации показаний). Чтобы ускорить ожидание, я поставил рядом с установкой небольшой вентилятор. В идеале вы не должны прикасаться к транзисторам, но их установка пинцетом раздражает. Я пробовал носить перчатки, чтобы уменьшить тепловой контакт, но это не помогло и было громоздко. Итак, нужно несколько минут ожидания каждого транзистора. Через некоторое время вы получите что-то вроде этого, где числа измерены в мВ:

Измеренные транзисторы с их измеренным значением В BE
(в мВ) относительно «эталонного транзистора»

Хорошая новость заключается в том, что этот метод чрезвычайно прост, и партия все же была протестирована в течение часа.Большинство транзисторов на самом деле были очень близко согласованы (из-за современных производственных мощностей, вероятно, в 60-х годах было намного хуже), и я мог отсортировать почти все из них на пары, согласованные с точностью до 0,1 или 0,2 мВ.

Усилитель выщелачивания - Часть 2

Усилитель выщелачивания - Часть 2

Согласование транзисторов

Для минимального смещения постоянного тока на выходе Q1 – Q4 предпочтительно должны иметь согласованные коэффициенты усиления по току. Коэффициент усиления по току можно измерить с помощью измерителя кривой или мультиметра, который имеет такую ​​возможность.В идеале все четыре транзистора должны быть согласованы. Если это не может быть достигнуто, второй вариант - согласование Q1 и Q3 и согласование Q2 и Q4. Третий вариант - сопоставление Q1 и Q2 и сопоставление Q3 и Q4. Типичное смещение постоянного тока на выходе усилителя составляет менее 50 мВ. Если вас беспокоит, насколько хорошо согласованы транзисторы, я видел усилители, построенные без согласования входных транзисторов, и у них не было проблем со смещением по постоянному току.

Если у вас нет доступа к измерителю кривой, схемы на Рисунке 1 можно использовать для согласования с транзисторами.Эти схемы можно легко собрать на беспаечной электронной макетной плате. Ток смещения в каждом транзисторе установлен примерно на 1,6 мА. Согласованные транзисторы будут иметь равные базовые токи. Ожидаемый ток должен находиться в диапазоне от 4 до 20 мкА.

Рисунок 1. Согласующие схемы транзисторов.

При использовании этих схем для согласования транзисторов напряжение источника питания должно поддерживаться постоянным. Не понижайте и не выключайте напряжение при замене транзисторов.Если измеренный ток кажется нестабильным, возможно, транзистор колеблется или принимает РЧ-сигнал. В этом случае конденсатор 0,1 мкФД от базы к эмиттеру должен решить проблему. Вы можете заметить некоторый температурный дрейф тока при нагревании транзисторов. Вы можете использовать батареи 9 В вместо источников 15 В, если замените резисторы 8,2 кОм на 4,7 кОм.

Если у вас нет мультиметра, который измеряет микроампер, вы можете подключить резистор 51 кОм последовательно с базой и измерить напряжение на резисторе.Соответствующие транзисторы будут иметь одинаковое напряжение. Ожидаемые напряжения должны находиться в диапазоне от 0,2 В до 1 В.


Согласование стабилитрона

Токи смещения в дифференциальных усилителях регулируются стабилитронами. В каждом дифференциальном усилителе последовательно используются два диода на 20 В, чтобы сформировать эквивалентный стабилитрон на 40 В. Хотя можно использовать один диод, допуск на ошибку меньше, когда два диода используются последовательно. Если вы собираете стереоусилитель, вам понадобится 8 диодов. Вероятно, дешевле купить одну упаковку из 10 штук.Я предпочитаю измерять напряжение стабилитрона каждого из них и выбирать последовательные комбинации диодов, которые дают равные опорные напряжения на каждой печатной плате. Необязательно иметь ровно +40 В и -40 В. Но два напряжения на каждой печатной плате должны быть как можно ближе, чтобы минимизировать проблемы смещения постоянного тока.

Напряжение стабилитрона диода можно легко измерить, подключив к нему последовательно резистор на электронной макетной плате и подключив настольный источник питания через последовательную комбинацию.Напряжение источника питания должно быть установлено таким, чтобы ток через диод составлял 3,3 мА. Если у вас нет измерителя тока, напряжение на резисторе должно составлять 3,3 x R, где R выражается в кОм. Например, напряжение на 2 кОм должно быть 6,6 В. После установки тока постоянное напряжение на стабилитроне можно измерить с помощью вольтметра. Например, если у вас есть источники питания +15 В и -15 В, подключите диод последовательно с резистором 3 кОм между двумя выходами и измерьте напряжение на диоде.Если вы перевернете диод назад, резистор станет горячим.


Монтаж печатных плат

Щелкните здесь, чтобы увидеть расположение компонентов на стороне компонентов печатной платы с медными дорожками под показанной платой. Щелкните здесь, чтобы увидеть схему без следов меди. Начните сборку печатных плат с пайки сначала мельчайших компонентов, а в последнюю очередь - самых больших компонентов.

Если вы не умеете паять, найдите кого-нибудь, кто сможет вас научить.Не используйте слишком горячий паяльник. Мне нравятся утюги Weller с регулируемой температурой, но они стоят дороговато. Если вы используете утюг с нерегулируемой температурой, он должен иметь максимальную мощность около 30 Вт. Основная причина плохих паяных соединений - недостаточный нагрев. Но слишком большое количество тепла может повредить компонент или привести к отслаиванию площадки на печатной плате.

Чтобы получить хорошее паяное соединение, одновременно нанесите кончик утюга и припой на печатную плату так, чтобы они соприкасались друг с другом и касались как паяемого провода, так и контактной площадки, т.е.е. все 4 находятся на связи. Когда припой начнет стекать, удалите припой и удерживайте утюг на стыке, пока припой не потечет и не приклеится к проводу и контактной площадке. Затем потяните кончик утюга вверх, чтобы он скользнул вверх по проволоке. Хорошая пайка гладкая и блестящая. В нем нет волн и он не похож на каплю воды на вощеной машине. На рис. 2 показано, как выглядит правильное паяное соединение. Он также показывает один, где используется слишком много припоя, и другой, где используется недостаточно тепла.В последнем случае припой прикрепляется к контактной площадке на печатной плате, но не к проводу. Обрезая провод, обрежьте его чуть выше места пайки. Не врезайтесь в припой.

Рисунок 2. Хорошие и плохие паяные соединения.

Порядок сборки примерно такой:

  1. Установите и припаяйте перемычку короткого замыкания с меткой J на ​​макете печатной платы рядом с Q17. Если вы используете один неполярный конденсатор для C6 (в отличие от двух полярных конденсаторов C6A и C6B, как описано в Списке деталей), припаяйте перемычку короткого замыкания в отверстия для C6B.
  2. Установить и припаять резисторы. Для сгибания выводов нужной длины следует использовать приспособление для гибки выводов резистора. За один раз следует припаять и закрепить не более 5 резисторов. Проверьте номинал всех резисторов с помощью омметра, прежде чем припаивать их к плате. Я видел один усилитель с резисторами 33 кОм, где я указал 3,3 Ом. Другой усилитель имел резистор на 12 кОм вместо резистора на 1,2 кОм. Это вызвало плохую проблему смещения постоянного тока.
  3. Если есть проблема со схемой смещения умножителя V BE , это может привести к дыму и даже возгоранию R36.Чтобы свести к минимуму повреждение печатной платы в этом случае, я рекомендую снять два куска изоляции 1/4 дюйма с некоторого соединительного провода и надеть их на выводы R36. Это заставит R36 оторваться от печатной платы, чтобы минимизировать повреждение в случае дыма. Если он действительно дымится, вы можете потерять дорогостоящие выходные и / или транзисторы драйвера, поэтому будьте осторожны и не допускайте ошибок.
  4. Установите и припаяйте Q1 - Q11. Не сгибайте их провода перед тем, как положить их на доску. Их корпуса должны находиться на расстоянии около 3/16 дюйма от платы.На рисунке 3 показаны выводы всех транзисторов.
    Рисунок 3. Распиновка транзистора.
  5. Установите и припаяйте от Q12 до Q15. Эти транзисторы должны быть установлены заподлицо с платой.
  6. Установите и припаяйте Q16 и Q17. Во-первых, используйте плоскогубцы с игольчатым наконечником, чтобы согнуть выводы транзистора на 90 градусов так, чтобы они крепились на печатной плате так, чтобы отверстие в металлическом выступе на транзисторе совпадало с отверстием на печатной плате.Затем поместите транзистор и его радиатор TO-220 на печатную плату и закрепите их крепежными винтами №4 и гайками. Припаяйте и закрепите выводы транзистора. Нет необходимости использовать изоляционную пластину между транзисторами и радиаторами. Если вы используете защелкивающуюся версию радиаторов TO-220, не доверяйте зажимам без винтов для обеспечения хорошего теплового контакта между транзисторами и радиаторами. Прикрутите их к монтажной плате.
  7. Установить и припаять L1 / R49. Это резистор мощностью 2 Вт с намотанной на него катушкой индуктивности.Рисунок 4 иллюстрирует эту часть. Вокруг R49 имеется от 11 до 12 витков провода. Инструкции по намотке индуктора приведены в Списке запчастей.
    Рис. 4. L1, намотанный на R49.
  8. Когда все компоненты припаяны к печатной плате, флюс следует удалить с помощью растворителя, такого как спрей-очиститель для печатных плат марки Stripper и мягкой щетки. Если этого не сделать, могут возникнуть проблемы с шумом, вызванные случайными импульсами тока через магнитный поток.Однажды я видел, как флюс загорелся, когда он перекрыл след шины электропитания и след заземления.

Тестирование печатных плат

Перед установкой в ​​корпус монтажные платы следует протестировать с помощью стендового источника питания. Поскольку в каскаде драйвера не будет тока смещения, во время этих тестов на форме выходного напряжения может наблюдаться небольшое кроссоверное искажение. Это искажение проявляется как «сбой» на осциллограмме осциллографа, когда выходное напряжение пересекает нулевой уровень напряжения.На более высоких частотах "глитч" перемещается от уровня пересечения нуля и имеет тенденцию "подниматься" вверх по форме волны. Первоначальная процедура проверки следующая:

  1. Временно припаяйте два резистора 100 Ом к задней части каждой печатной платы, один от выхода громкоговорителя к одной стороне R36, а другой - от выхода громкоговорителя к другой стороне R36.
  2. Припаяйте перемычку короткого замыкания параллельно с C12.
  3. Подключите к плате положительный, отрицательный и общий выходы двойного источника питания.Обратите внимание, что на плате есть два заземления , к которым должен быть подключен общий источник питания, один находится рядом со входом, а другой - рядом с выходом. Выходные напряжения источника питания должны быть установлены на ноль, а пределы тока должны быть установлены примерно на 50 мА. Если источник питания не имеет функции ограничения тока, подключите резистор 100 Ом 1/4 Вт последовательно с положительным и отрицательным выводами источника питания.
  4. С сигналом около 1 В в пике при 1000 Гц, подключенным ко входу, и осциллографом, подключенным по постоянному току, подключенным к выходу, медленно увеличивайте напряжение источника питания.Схема должна усиливать, не потребляя тока, превышающего примерно 25 мА, когда напряжение источника питания составляет примерно 8 В постоянного тока или больше, но не превышает 60 В постоянного тока. Выходной сигнал будет изначально ограниченным синусоидальным сигналом до тех пор, пока напряжение источника питания не увеличится.

Перед отключением каждой печатной платы от источника питания необходимо провести несколько дополнительных испытаний. Это следующие:

  1. При 1000 Гц усиление должно быть приблизительно 21 (26,4 дБ) и должно оставаться постоянным в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.
  2. Нижняя частота среза -3 дБ должна составлять приблизительно 1 Гц. Верхняя частота среза -3 дБ должна быть приблизительно 140 кГц. На частотах среза -3 дБ коэффициент усиления должен составлять примерно 14,8 (23,4 дБ).
  3. Отклик на ограничение должен быть симметричным и чистым, без признаков «заедания». Таким образом, ограниченные пики напряжения не должны "застревать" на ограничивающем напряжении.
  4. На частоте 20 Гц прямоугольный сигнал должен иметь небольшой наклон.
  5. На частоте 20 кГц прямоугольная волна должна быть слегка закруглена.
  6. Абсолютно не должно наблюдаться звона на выходной прямоугольной волне на любой частоте.
  7. При отключенном генераторе входного сигнала напряжение постоянного тока на выходе не должно превышать 100 мВ, предпочтительно менее 50 мВ. На это может повлиять несоответствие напряжений + и - источника питания.

Сверление радиаторов

Радиаторы следует тщательно маркировать, просверливать и снимать заусенцы.Вы можете потерять дорогие транзисторы, если произойдет короткое замыкание в радиаторе или если заусенец проникнет в изолирующую пластину между силовым транзистором и радиатором. Радиатор для каждого канала просверлен таким образом, чтобы четыре выходных транзистора устанавливались в канале с четырьмя термочувствительными диодами в центре. Это показано на рисунке 5. Процедура сверления радиаторов следующая:

Рисунок 5. Вид радиатора.
  1. Щелкните здесь, чтобы просмотреть файл Adobe Acrobat, содержащий шаблон для сверления радиаторов.Используйте шаблон и кернер, чтобы нарезать отверстия для силовых транзисторов и диодов смещения. На распечатке есть линия, размер которой должен составлять ровно один дюйм. Если его размер не равен одному дюйму, вы должны изменить настройки печати Acrobat, чтобы он печатал с правильными размерами. Каждый раз, когда выходит новая версия Acrobat, кажется, что размер печатаемого изображения меняется, и вам приходится возиться с печатью. настройки. Не используйте шаблон, если вы не можете заставить его распечатать нужные размеры.
  2. Для сверления отверстий используйте сверлильный станок, а не ручную дрель. Чтобы предотвратить образование заусенцев, используйте острые сверла и просверлите их в той стороне стенки радиатора, на которой устанавливаются транзисторы. Сначала просверлите пилотные отверстия сверлами меньшего размера. Диаметр отверстия для крепления транзистора обычно составляет 1/4 дюйма. Диаметр отверстия для диодов смещения должен быть определен с помощью сверла.
  3. Любые заусенцы вокруг отверстий следует удалить, вращая сверло большего размера в отверстиях пальцами.Не нажимайте при этом, иначе можно удалить излишки металла. Дважды проверьте наличие заусенцев, потерев пальцами поверхность радиатора. Необходимо удалить все заусенцы, иначе они могут проткнуть изолирующую пластину и вызвать короткое замыкание.

Установка диодов смещения

Соблюдайте осторожность при сборке и установке диодов смещения. Если вставить диод в слишком маленькое отверстие в радиаторе, его корпус может треснуть. Однажды я видел студенческий усилитель, у которого беспорядочно перегорали предохранители блока питания.Мы проследили проблему до треснувшего диода. Ему повезло, что силовые транзисторы не перегорели. На рисунке 6 показана установка диодов в стенках радиатора. Есть 6 изогнутых выводов, которые необходимо изолировать, предварительно сняв изоляцию с соединительного провода. Есть 5 стыков, которые необходимо обернуть, спаять и изолировать термоусадочной трубкой. Диоды приклеиваются к радиатору с помощью мгновенного склеивающего клея. Не используйте гелевую версию этого клея. Он не течет и попадет на радиатор снаружи.

Рисунок 6. Вид диодов в стенке радиатора.

Используйте следующую процедуру для установки диодов:

  1. Первым шагом является подготовка двух проводов, которые соединяют диоды D1 и D4 с печатными платами. Ток, протекающий по этим проводам, очень мал. По этой причине нет необходимости использовать проволоку большого размера. Я рекомендую многожильный провод №22 (никогда не используйте сплошной). Снимите примерно 3/16 дюйма изоляции с одного конца каждого провода.
  2. Следующим шагом является обвязка проводов к D1 и D4. Используйте одну жилу куска скрученного соединительного провода №22, чтобы привязать по одному проводу к каждому диоду. Я считаю, что это проще сделать, прежде чем перерезать выводы диода. Один провод подключается к свободному концу D1, а другой - к концу D4 с полосой. Удерживайте вывод диода, провод №22 и одиночную жилу между пальцами одной руки. Возьмитесь за одиночную жилу пальцами другой руки и оберните спиралью четыре или пять витков вокруг вывода диода и провода №22.
  3. Припаяйте обернутый стык. Я люблю при этом зажимать диод в тисках. Затем отрежьте лишний вывод диода и два конца одножильного провода. Изолируйте стык термоусадочной трубкой.
  4. Установите четыре диода в каждый радиатор, используя мгновенный клей, чтобы закрепить их. Не вставляйте диод с силой в отверстие радиатора. Любое выступающее пятно на корпусе диода можно отпилить, чтобы он подошел.
  5. После того, как клей застынет, наденьте изоляцию длиной 3/8 дюйма, снятую с куска соединительного провода, на 6 оголенных выводов диода.Надавите на изоляцию вниз до тех пор, пока она не будет на одном уровне с корпусом диода, чтобы вывод диода не мог контактировать с радиатором.
  6. Согните 6 изолированных выводов диода, как показано на рис. 6, так, чтобы они находились под углом примерно 45 градусов к стенке радиатора. Согните концы выводов так, чтобы они были параллельны, как показано на рисунке. Свяжите параллельные выводы вместе одинарной спиралью из скрученного соединительного провода №22. Две ножки с игольчатым наконечником упрощают эту утомительную операцию.Припаиваем намотанные провода.
  7. Отрежьте лишние провода диода и изолируйте паяные соединения термоусадочной трубкой.
  8. Многожильные провода №22, подключенные к D1 и D4, должны быть свободно скручены вместе перед пайкой на печатной плате.
  9. Еще раз проверьте диодную сборку. Если диод перевернут, выходные транзисторы могут перегореть. Вы можете проверить полярность диодов по очереди с помощью омметра. Омметру не хватит испытательного напряжения для прямого смещения всех 4 диодов одновременно.В случае короткого замыкания между выводом диода и металлическим радиатором усилитель не будет работать и выходные транзисторы могут взорваться.

Установка силовых транзисторов

Процедура установки 4 силовых транзисторов на каждом радиаторе следующая:

  1. Провода, соединяющие разъемы Q18 - Q21 с печатными платами, должны быть припаяны к разъемам до их установки в радиаторах. Я рекомендую многожильный провод №18 или №20.Маленькие тиски можно использовать для удержания розеток при пайке проводов.
  2. Следующим шагом будет установка изолирующих пластин на силовые транзисторы. Я предпочитаю гибкие резиновые изоляторы (Digi-Key BER100, номер Бергквиста SP600-05), потому что они не требуют какого-либо состава для теплоотвода. Если используются слюдяные пластины (DigiKey 4662K), нанесите с обеих сторон тонкий слой теплоотводящего компаунда. Это беспорядок в работе. Если вы используете слишком много, он выдавится, когда винты крепления транзистора будут затянуты, что приведет к большему беспорядку.
  3. Поместите изолятор на каждый силовой транзистор, поместите транзистор на радиатор и установите патрон. Используйте подходящие винты, чтобы прикрепить гнезда к транзисторам. В одних розетках используются крепежные винты, в других - шурупы для листового металла. Гайка на винте никогда не требуется, если используется винт подходящего типа. Однажды у меня был ученик, который использовал розетки, для которых требуются винты для листового металла. Слишком ленив, чтобы пойти и купить винты для листового металла, он использовал крепежные винты и гайки, чтобы закрепить гнезда.Когда он закончил работу над усилителем, мы обнаружили, что он поменял местами силовые транзисторы NPN и PNP. Мы не могли удалить транзисторы, не сняв предварительно радиаторы с корпуса, чтобы добраться до гаек на крепежных винтах. Однако провода между печатными платами и гнездами силовых транзисторов были слишком короткими, чтобы снять радиаторы. У студента случился беспорядок, которого можно было бы избежать, если бы он использовал правильные винты на гнездах транзисторов.
  4. С помощью омметра проверьте, нет ли короткого замыкания от каждого вывода транзистора к оголенному металлическому участку (не к черному анодированному покрытию) на радиаторах.

Подготовка задней панели

Следующие инструкции применимы как к шасси Moduline, так и к шасси Mark 5. Расположение деталей на внутренней стороне задней панели показано на рисунке 7. Не вся проводка показана на этом рисунке. Радиаторы устанавливаются с другой стороны панели. Платы следует устанавливать так, чтобы сторона с компонентами находилась подальше от панели. В противном случае вы не сможете добраться до потенциометра смещения, чтобы установить ток смещения.

Рисунок 7.Компоновка задней панели. Держите входные выводы подальше от всех других выводов печатной платы.
  • Поцарапать шасси проще, чем вы думаете. Перед сверлением рекомендую наклеить на него малярный скотч. Когда вы собираетесь снимать ленту, нагрейте ее феном, чтобы ее было легче снять. В противном случае вы можете содрать краску. При работе с шасси всегда кладите на верстак толстое полотенце, чтобы не поцарапать его.
  • Радиаторы установлены на внешней стенке задней панели.Я рекомендую устанавливать радиаторы вертикально, чтобы через них мог подниматься теплый воздух. Однако радиаторы будут выступать в верхней части усилителя. Если вам это не нравится, вы можете установить радиаторы горизонтально. Многие студенты, которые построили усилитель, сделали это, и я не слышал ни о каких тепловых проблемах. Верхняя панель корпуса не поместится, если радиаторы установлены заподлицо с задней панелью. Я рекомендую закрепить каждый радиатор четырьмя крепежными винтами 1/2 дюйма №4 (DigiKey h246) с 1/4 дюймовыми нерезьбовыми стойками (распорками) (DigiKey J167) вокруг крепежных винтов между радиаторами и задней панелью.Как вариант, можно использовать гайки в качестве регулировочных шайб вместо ступенек. Ответные отверстия необходимо просверлить во фланцах радиатора и в задней панели для винтов.
  • Платы установлены на внутренней стенке задней панели. Входные стороны досок должны быть по центру панели. Платы следует монтировать на стойках (распорках). Я рекомендую стойки с резьбой 3/4 дюйма №4 (DigiKey J240) и крепежные винты 1/4 дюйма №4 (DigiKey h242) для крепления плат. Если вы используете более короткие стойки, у вас возникнут проблемы с подключением проводов между печатными платами и задней панелью.
  • Отметьте и используйте кернер, чтобы постучать по позициям отверстий на задней панели для сетевого шнура переменного тока, входных разъемов фонокорректора, выходных разъемов громкоговорителей, винтов крепления радиатора и печатной платы, а также проводов, соединяющих цепь. платы к радиаторам. Стандартное расстояние между двумя 5-позиционными выходными гнездами для переплетов составляет 3/4 дюйма. Я предпочитаю проложить отверстие для сетевого шнура под выходными гнездами на громкоговоритель для одного канала. Вокруг сетевого шнура следует использовать компенсатор натяжения или втулку и просверлить отверстие для этого.Просверливая отверстия, используйте сверлильный станок, а не ручную дрель. Я рекомендую сначала просверлить пилотные отверстия сверлом небольшого размера.
  • Есть 14 проводов, которые соединяют каждую печатную плату и ее радиатор. Отверстия для этих проводов должны быть достаточно большими, чтобы по ним могли уместиться все провода. Вы можете использовать два меньших отверстия для 14 проводов вместо одного большого отверстия.
  • Изолирующие резиновые втулки необходимо использовать в отверстиях для сетевого шнура переменного тока и проводов радиатора. Эти втулки необходимо вставить в отверстия до того, как будут вставлены провода.
  • Два входных разъема должны находиться в центре задней панели между радиаторами. Выходные гнезда должны быть снаружи. Сетевой шнур переменного тока может находиться рядом с нижним краем задней панели под входными разъемами или с любой стороны под выходным разъемом.
  • Входные и выходные гнезда не имеют электрического контакта с задней панелью.

Сборка задней панели

Порядок сборки задней панели следующий:

  1. Установите входные гнезда.Вокруг каждого домкрата необходимо использовать изоляционные шайбы, чтобы изолировать сторону заземления от панели. Некоторые из этих шайб сконструированы таким образом, что на каждом домкрате нужно использовать по 2 плечевых шайбы. Другие разработаны таким образом, что вы используете одну шайбу с буртиком и одну плоскую шайбу. Если вы используете вторую шайбу с буртиком вместо плоской шайбы для второго типа, может оказаться невозможным затянуть гайку на домкрате так, чтобы она не могла вращаться в панели.
  2. Установите выходные гнезда. Если вы используете двойные 5-сторонние крепежные стержни, затяните их осторожно.Я потрескал их, когда сильно затянул.
  3. Установите радиаторы с силовыми транзисторами и соединительными проводами на внешнюю стенку панели, вставив провода через изолированные отверстия втулки.
  4. Поместите панель на покрытую полотенцем рабочую поверхность так, чтобы радиаторы были направлены от вас. Положите печатные платы рядом с панелью и перед ней компонентами вниз. Выходные стороны громкоговорителей на печатных платах должны быть обращены к внешней стороне задней панели.На случай, если вам когда-нибудь понадобится отремонтировать усилитель, вы хотите, чтобы провода, соединяющие печатные платы с радиаторами, были достаточно длинными, чтобы платы можно было сложить в этом положении без распайки проводов.
  5. Обрежьте и снимите провода с радиаторов, чтобы они были достаточно длинными, чтобы без напряжения доходить до плат после их пайки. Не делайте провода длиннее, чем необходимо. В случае проблем вы должны иметь возможность сложить доску, чтобы получить доступ к ее задней части.По этой причине все провода должны проходить вокруг нижнего края платы. Припаяйте провода к печатным платам.
  6. Припаяйте провода питания и центрального заземления к платам. Помните, что на каждой плате есть два провода, которые подключаются к центральному заземлению. Концы этих проводов, которые не припаяны к платам, еще не подключены.
  7. Припаяйте провода между выходами печатной платы и выходными гнездами. Эти провода должны быть достаточно длинными, чтобы платы можно было откинуть с задней панели, не распаивая их.Обратите внимание, что заземляющие соединения на выходных разъемах подключаются к центральному заземлению, а не к печатным платам.
  8. Припаяйте входные кабели между входами печатной платы и входными гнездами. Эти кабели также должны быть достаточно длинными, чтобы платы можно было сложить с задней панели, не распаивая их. В качестве входных кабелей можно использовать экранированный кабель или витую пару многожильного провода №22.
  9. После того, как все провода подключены к печатным платам, платы могут быть установлены на стойках на задней панели.Будьте осторожны, чтобы не зажать провода между печатными платами и задней панелью.
  10. Припаяйте R50, C25 и центральные провода заземления к клеммам заземления на выходных разъемах. Обратите внимание, что выходные заземления не подключаются к печатным платам, они подключаются к центральному заземлению.

На этом сборка задней панели завершена. Я рекомендую вам протестировать два канала с помощью лабораторного источника питания, прежде чем продолжить. Отрегулируйте P1 для максимального сопротивления. Если вы используете потенциометр, который я указал, вал должен быть полностью повернут против часовой стрелки для максимального сопротивления.Затем выполните те же тесты, что и ранее на печатных платах. Если потребляется слишком большой ток, вероятно, D1 - D4 подключены неправильно или P1 не настроен на максимальное сопротивление.


Электромонтаж шасси

Важные моменты, о которых следует помнить: (a) Делайте провода от силовых транзисторов к печатным платам как можно короче, но достаточно длинными, чтобы печатные платы можно было откинуть вниз в случае распайки компонента. (b) Держите провода к входным гнездам вдали от других проводов, ведущих к печатным платам.В противном случае выходной сигнал может снова попасть во входные провода и вызвать разрушительные колебания. (c) Держите провода к входным гнездам подальше от шнура питания. В противном случае на входе может появиться гудящий сигнал. (d) Если вы используете экранированный витой кабель для входных выводов, заземляйте экран только с одного конца. (e) Прокладка 2 заземляющих проводов, идущих от печатной платы к центральному заземлению, по-видимому, играет роль в снятии шума. Возможно, вам придется экспериментально проложить эти провода, чтобы свести к минимуму гул.

Перед установкой задней панели необходимо подключить корпус. Предлагаемая компоновка шасси показана на Рисунке 8.

Рисунок 8. Компоновка шасси, вид сверху.

При подключении к корпусу необходимо учитывать следующее:

  • Трансформатор должен быть установлен рядом с передней панелью, чтобы предотвратить появление гудения. Это также обеспечивает лучший баланс, если вы снимаете усилитель спереди.Трансформатор может быть достаточно тяжелым, чтобы нижняя панель провисла. Чтобы обеспечить поддержку, под трансформатором может быть установлена ​​полоса алюминия шириной с коробку, которая изогнута в форме неглубокой буквы U. На этой полосе также могут быть установлены крышки фильтра, мостовой выпрямитель и центральный вывод заземления. Альтернативным решением является установка резиновой «ножки» под трансформатор, чтобы предотвратить провисание нижней панели коробки.
  • Если крышки фильтра слишком высоки для установки в вертикальном положении, их можно установить горизонтально.Следует использовать стандартное оборудование для монтажа конденсатора.
  • Центральная точка заземления может быть сделана с помощью крепежного винта №4 или №6 через нижнюю панель с несколькими выступами под пайку №4 или №6 и гайкой над ней внутри коробки. Ушки под пайку должны обеспечивать хороший электрический контакт с нижней панелью. Не используйте наконечники для пайки Radio Shack.
  • Следующие провода подключаются к центральной точке заземления: зеленый провод на сетевом шнуре переменного тока, провода заземления для крышек фильтров, центральный отвод трансформатора, два провода заземления от каждой печатной платы и два провода заземления громкоговорителей.
  • Клеммную колодку под пайку можно использовать для связывания штырей в проводке шасси, где это необходимо. Я рекомендую использовать один из них для подключения сетевого шнура переменного тока к проводке источника питания.

Дополнительный регулятор входного уровня

Несколько человек спрашивали о регуляторе уровня для усилителя. Я рекомендую для управления конусный потенциометр с логарифмическим (или звуковым) сопротивлением от 10 кОм до 25 кОм, хотя можно использовать линейный потенциометр. Вы можете использовать либо два одинарных, либо двойной горшок.Отличный горшок - двойной горшок Radio Shack 271-1732C 100 кОм. Это сделано Альпами, и вы увидите их имя сбоку. (Я не рекомендую другие их горшки.) Мне нравится добавлять к нему два резистора по 16 кОм, чтобы он выглядел как горшок с более низким сопротивлением. Припаяйте резистор от дворника к входным клеммам с каждой стороны потенциометра. На рисунке 9 показано, как подключен горшок. Когда вал кастрюли вращается против часовой стрелки, вы должны измерить короткое замыкание между грязесъемником и клеммой заземления.Земля на рисунке обозначена буквой G. Обратите внимание, что она соединяется от входного гнезда через экран первого кабеля к горшку и через экран второго кабеля к печатной плате.

Рисунок 9. Электропроводка для контроля уровня.

Начальные испытания завершенного усилителя

Когда усилитель закончен, необходимо провести следующие испытания:

  1. Проверьте источник питания перед установкой предохранителей F2 - F5.Напряжения постоянного тока должны соответствовать значениям, указанным в списке частей блока питания для используемого трансформатора. Если источник питания подключен неправильно, предохранитель F1 перегорит. Если имеется вариак (регулируемый автотрансформатор), используйте его между усилителем и линией переменного тока для медленного увеличения переменного напряжения с 0 В до 120 В переменного тока для этого теста.
  2. Крышки фильтра должны быть сняты перед установкой F2 - F5. Не допускайте короткого замыкания конденсаторов для их разряда! Вы получите громкий хлопок и большую искру.Для разряда конденсаторов рекомендуется резистор 100 Ом 2 Вт, но он может нагреваться! С помощью плоскогубцев удерживайте резистор на выводах каждого конденсатора не менее 30 секунд, чтобы разрядить крышки.
  3. Отрегулируйте P1 на каждой печатной плате на максимальное сопротивление и установите предохранители источника питания. Если предыдущие тесты были успешными, вы можете перейти к следующему шагу, на котором вы включаете усилитель. Опять же, я рекомендую использовать вариакоз, чтобы медленно увеличивать входное напряжение переменного тока с 0 В до 120 В.Если вы ни в чем не уверены, удалите F2 - F5. Замените резистор 100 Ом 1/4 Вт для каждого из этих предохранителей. Вы можете включить только один канал за раз.
  4. Когда к усилителю не подключена нагрузка, на него можно подавать питание. Если что-то не так, резисторы на 100 Ом вместо предохранителей источника питания ограничат ток. Они будут также курить! Падение постоянного напряжения на резисторах 100 Ом должно быть менее 2,5 В (25 мА или меньше), если все в порядке. Если этот тест прошел успешно, выключите усилитель и дождитесь разрядки источника питания.Снимите резисторы на 100 Ом и установите с F2 по F5.

Установка тока смещения

Если предыдущие тесты прошли успешно, следующим шагом будет установка токов смещения в выходных каскадах. Делается это следующим образом:

  1. Необходимо выключить питание и разрядить блок питания.
  2. Снимите F2 и закрепите амперметр на клеммах предохранителя.
  3. Включите усилитель без входного сигнала или нагрузки. Настройте P1 для канала, подключенного к F2, на ток 100 мА.Будь осторожен. Однажды я случайно взорвал выходные транзисторы в одном канале усилителя, который я строил, когда по ошибке попытался настроить P1 на неправильный канал.
  4. По мере того, как усилитель нагревается, ток будет дрейфовать. Отрегулируйте P1, пока дрейф не прекратится. Это займет около 10 минут.
  5. Выключите усилитель. Подождите, пока разрядится блок питания, затем установите F2.
  6. Удалите F3 и повторите эту процедуру для другого канала.
  7. Когда смещение отрегулировано правильно, вольтметр постоянного тока покажет значение, близкое к 3.4 В на Q7, то есть на коллекторах Q12 и Q13. Коллектор этих транзисторов представляет собой круглый металлический корпус.

Гудит ли в динамике?

Если в усилителе слышен гул, установите переходник с 2 на 3 контакта на вилку входа переменного тока. Это устранит любой фон, вызванный контуром заземления во внешней проводке переменного тока. Однако шасси усилителя больше не будет подключено к защитному заземлению. Если адаптеру не удается избавиться от шума, это может быть вызвано контуром заземления внутри усилителя.Чтобы определить, так ли это, можно использовать следующую процедуру:

  1. Выключите усилитель и дождитесь разрядки блока питания.
  2. Отсоедините один входной кабель.
  3. Снова включите усилитель.
  4. Если фон отсутствует, это связано с внутренним контуром заземления. Если гудение остается в канале, к которому подключен его вход, вероятно, гудение находится в источнике.

Если вы уверены, что фон вызван внутренним контуром заземления, процедура разрыва этого контура следующая:

  1. Выключите усилитель и дождитесь разрядки блока питания.Не выполняйте эту процедуру при включенном усилителе.
  2. Обрежьте провод к центральному заземлению на входной стороне одной печатной платы .
  3. Припаяйте перемычку короткого замыкания между клеммами заземления на двух входных разъемах.
  4. Печатная плата с обрезанным заземляющим проводом теперь снова заземлена через свой входной заземляющий провод на землю другой печатной платы. С помощью омметра проверьте новое заземление перед повторным включением усилителя.

Подсказки при обнаружении проблем

Если возникают проблемы, необходимо проверить следующий список:

  • Еще раз проверьте всю проводку.
  • Убедитесь, что диоды смещения D1 - D4 установлены правильно, ни один из них не имеет трещин и что соединительные провода имеют надлежащий контакт.
  • Проверьте ориентацию каждого диода и полярность каждого электролитического конденсатора.
  • Проверьте ориентацию Q1 - Q11.
  • Все номера деталей транзисторов верны?
  • Можно ли поменять местами транзисторы NPN и PNP? Я смутил многих студентов, когда обнаружил эту ошибку в их усилителях.
  • Подключаются ли выводы радиаторов к нужным точкам на печатных платах? Недавно я видел студенческий усилитель, в котором на печатной плате были перевернуты выводы базы для выходных транзисторов npn и pnp на одном канале. Потенциометр смещения не регулирует ток смещения в этом канале.
  • Все значения резисторов верны? (Цветовой код резистора: 0-черный, 1-коричневый, 2-красный, 3-оранжевый, 4-желтый, 5-зеленый, 6-синий, 7-фиолетовый, 8-серый, 9-белый. Третий цвет группа множитель, т.е.е. количество нулей. Например, коричнево-красно-оранжевый - 12000 Ом).
  • Проверьте отсутствие короткого замыкания от земли до выводов каждого силового транзистора. Это указывает на короткое замыкание в радиаторах.
  • Не закорочен ли выход громкоговорителя на один или оба провода питания? Если да, то один или несколько силовых транзисторов перегорели.
  • Омметр выдает короткое замыкание между коллектором и эмиттером любого транзистора? Если это так, вероятно, этот транзистор перегорел. Плохие транзисторы обычно вызывают короткое замыкание от коллектора к эмиттеру.
  • Я иногда видел, как транзисторы Q8 и / или Q9 схемы защиты закорочены с коллектора на эмиттер. В этом случае усилитель выйдет из строя.

Эта страница не является публикацией Технологического института Джорджии, и Технологический институт Джорджии не редактировал и не проверял ее содержание. Автор этой страницы несет полную ответственность за содержание.

Транзисторная длиннохвостая пара »Электроника

Длиннохвостая пара - это дифференциальный усилитель, используемый в качестве основы для технологии операционных усилителей - замеченный здесь с транзистором, он также может использоваться с полевыми транзисторами и вакуумными лампами / лампами.


Типы транзисторных цепей включают:
Типы транзисторных цепей Общий эмиттер Эмиттерный повторитель Общая база Пара Дарлингтона Пара Шиклай Текущее зеркало Длиннохвостая пара Источник постоянного тока Множитель емкости Двухтранзисторный усилитель Фильтр высоких частот

См. Также: Конструкция транзисторной схемы


Длиннохвостая пара или схема дифференциальной пары представляет собой разновидность дифференциального усилителя, обеспечивающего выходное напряжение, пропорциональное разнице между двумя входными узлами.

Пара с длинным хвостом часто используется с биполярными транзисторами, но также может быть сконструирована с полевыми транзисторами, а первые схемы с длинными хвостами были разработаны с использованием термоэмиссионных клапанов / вакуумных трубок.

Развитие длиннохвостой пары

Схема с длинными хвостовыми парами существует уже много лет и широко использовалась задолго до появления биполярного транзистора или полевого транзистора.

Схема была впервые замечена примерно в 1934 году, а позже схема появилась в патенте, представленном Аланом Блюмлейном, британским инженером-электронщиком, который изобрел стереофонический звук.

Конфигурация длиннохвостой пары позже была использована в различных приложениях, включая технологию осциллографов> Она также широко использовалась в компьютерных схемах, где она хорошо работала в качестве переключателя, который в значительной степени не зависел от усиления и других параметров используемого устройства.

В первые дни существования длиннохвостой пары использовались трубки или термоэмиссионные клапаны.

Позже версия схемы с биполярным транзистором нашла огромное применение, так как начали использоваться операционные усилители.Поскольку длиннохвостая пара представляет собой разновидность дифференциального усилителя, она идеально подходит для использования в этих усилителях на интегральных схемах.

Основы длиннохвостой пары

Длиннохвостая пара, LTP или дифференциальная пара показаны ниже в варианте, в котором используются два транзистора.

Из схемы видно, что два транзисторных эмиттера соединены вместе, и этот узел затем заземлен через большой резистор. Именно эта конфигурация дала название конфигурации схемы, так как она напоминает длинный хвост.

Резистор имеет высокое значение и поэтому напоминает источник тока. Во многих приложениях на интегральных схемах, где можно очень легко добавить дополнительные транзисторы, резистор с длинным хвостом часто заменяется активным источником тока для улучшения характеристик.


Цепь транзисторной пары с длинным хвостом

Одним из ключевых аспектов работы пары с длинным хвостом является то, что она представляет собой дифференциальный усилитель. Усилитель усиливает разницу напряжений между двумя входами.Если на оба входа подается один и тот же сигнал, выход не должен быть виден. В действительности какой-то сигнал будет появляться, но его уровень определяется так называемым коэффициентом подавления синфазного сигнала, CMMR. Уровень определяется в основном отсутствием баланса в цепи.

Коэффициент подавления синфазного сигнала обычно выражается в децибелах. Значение указывает уровень уменьшения сигнала, подаваемого на оба входа, по сравнению с сигналом, подаваемым только на один вход, а другой вход заземлен.

Прирост длиннохвостой пары

Как и в любой другой электронной схеме, коэффициент усиления важен.

Коэффициент усиления идеального дифференциального усилителя можно выразить следующим образом:

Где:
Vout = выходное напряжение
V + in = входное напряжение на положительном входе
V-in = входное напряжение на отрицательном входе
Ad = дифференциальное усиление

На самом деле всегда есть некоторый выигрыш от синфазных сигналов. Соответственно, более точное представление усиления включает в себя как дифференциальные, так и синфазные элементы выхода.

Vвых = Ad (V + вход - V-вход) + Ac (V + вход - V-вход2)

Где:
Ac = синфазное усиление

Эмиттерный источник тока

Одним из усовершенствований схемы с длинной хвостовой парой, показанной выше, является использование активного источника тока для схемы эмиттера.


Цепь транзисторной пары с длинным хвостом и активным источником тока

В базовой паре с длинным хвостом используется большой резистор в цепи эмиттера. Это приблизительно соответствует текущему источнику, но не так хорошо, как полная активная версия.Поскольку добавить транзисторы в интегральную схему очень просто, практически так же легко иметь активный источник тока, как и резистор. Соответственно, все интегральные схемы, использующие пару с длинным хвостом, будут использовать схему, использующую активный источник тока.

Коллекторное токовое зеркало с длинными хвостами

Еще одним усовершенствованием базовой схемы является использование токового зеркала в цепи коллектора транзисторов. Это позволяет преобразовать дифференциальный сигнал тока коллектора в несимметричный сигнал напряжения без потерь в резисторе, одновременно увеличивая коэффициент усиления схемы.


Транзисторная длиннохвостая пара с токовым зеркалом

Высокоэффективная коллекторная нагрузка, обеспечиваемая токовым зеркалом, позволяет получить выигрыш по напряжению 5000 или более при условии, что на цепь не помещена внешняя нагрузка.

Пара с длинным хвостом или дифференциальная пара широко используется в технологии интегральных схем, особенно в операционных усилителях, где она является основным строительным блоком всего усилителя. Ввиду простоты использования операционных усилителей и их низкой стоимости, схемы с длинными хвостовыми парами, состоящие из дискретных компонентов, встречаются редко.Это свидетельствует об успехе операционного усилителя и использовании в нем концепции цепи с длинными хвостовыми парами.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

PassDiy

Подходящие устройства

Пасс Нельсона

Введение

После того, как вы приобретете устройства, вам нужно будет их протестировать.Вы можете рассмотреть возможность проведения множества тестов на этих транзисторах, но важно только одно: измерение напряжения затвор-исток в зависимости от тока. Здесь происходят самые большие вариации, и необходимо выполнить некоторое согласование, чтобы получить надлежащую производительность. Этот тест также покажет вам, сломано ли устройство.

Проверка проста и требует источника питания, резистора и вольтметра постоянного тока. На рисунке 12 показано тестовое соединение для типов N- и P-каналов. Сопротивление источника питания (R1) номинальное и определяется как I = (V - 4) / R1.Последовательность здесь - самое главное. Заданное напряжение равно 15, и, установив VGS примерно на 4 В, мы увидим на резисторе около 11 В.

Мы ищем максимально возможное соответствие входных полевых МОП-транзисторов при токе 5 мА. Для этого теста мы используем значение R1 2,2 кОм. Измерьте напряжение между затвором и источником. Запишите это на куске малярного скотча

.

Напряжения VGS наших тестовых образцов дали следующий разброс:

N-канал ---- P-канал

Мин.VGS ---- 4,00 В ------ 3,79 В

Максимум. VGS --- 4,57 В ------ 4,15 В

Средн. VGS ---- 4,42 В ------ 4,01 В

Мы также измерили крутизну, сняв еще одно показание для каждого устройства при более высоком токе (0,5 А), просто чтобы увидеть, какие вариации мы получили. Крутизна измерялась от минимума 1,19 до максимума 1,56, со средним значением около 1,35. В пределах общей рабочей кривой этого усилителя каждый выход будет изменять свой ток примерно на 1,3 А на каждый вольт изменения его VGS.Для 12 устройств, включенных параллельно, мы ожидаем около 15А на каждый такой вольт.

Размещая на каждом транзисторе резисторы истока 1 Ом, мы можем гарантировать адекватное распределение тока для довольно широкого диапазона VGS. При смещении класса A мы будем работать с током около 200 мА на устройство, что позволит подавать 0,2 В на каждый резистор источника. Изменение VGS приведет к неравномерному распределению смещения между устройствами. Например, для устройства на 4,6 В, подключенного параллельно к устройству на 4,5 В, первое будет работать примерно при 160 мА при 6 Вт, а второе - примерно при 240 мА при 9 Вт.

Помните, что каждое из этих устройств рассчитано на 75 Вт на холодном радиаторе и, возможно, на 50 Вт на горячем радиаторе. Мы собираемся смещать их только примерно до 8 Вт каждый, чтобы они не вырвались из небольшого неравенства в распределении. Тем не менее, нам нравится, когда нагрузка распределяется, и мы рекомендуем вам сгруппировать выходы по VGS как можно точнее. Соответствие в пределах 0,2 В будет работать, а 0,1 В даже лучше. В группе из 150 транзисторов вы можете легко получить 12 комплектов, соответствующих 0,1 В VGS при 200 мА.

или липкую этикетку и поместите ее на деталь. Помните о предупреждениях об электростатическом разряде: коснитесь земли перед тем, как коснуться деталей.

Согласование входных полевых МОП-транзисторов имеет решающее значение, потому что они должны в равной степени распределять ток смещения 10 мА от источника тока, и они не будут этого делать, если их VGS не будет согласован. При токе 5 мА они имеют эквивалентное сопротивление источника около 15 Ом. Предполагая, что мы хотим, чтобы они делили ток с точностью до 2 мА, мы вычисляем необходимое соответствие VGS следующим образом.Используя формулу V = IR, мы видим V = 0,002 x 15, что дает нам 30 мВ. VGS входных устройств должен быть согласован с точностью до 30 мВ при токе 5 мА. Соответствие важно только внутри данной пары; вам не нужно сопоставлять Ps с N или сопоставлять устройства в другом канале.

Если вы не можете найти устройства ввода, согласованные с точностью до 30 мВ, вы должны вставить сопротивление в источник, чтобы компенсировать разницу. Сопротивление рассчитывается как разница двух значений VGS, деленная на 5 мА.Например, если разница в VP1GS составляет 100 мВ, то 0,1 / 0,005 = 20 Ом. Затем вы разместите 20 Ом последовательно с источником MOSFET, имеющим более низкий VGS.

Мы используем ту же схему тестирования для полевых МОП-транзисторов в корпусах TO-220, но с более высоким током (20 мА), поэтому мы используем резистор 560 Ом. Для этих устройств согласования не требуется; мы просто проверяем, что напряжение VGS находится в пределах 4-4,6 В и что они работают.

Мы измерим выходное устройство VGS примерно на 170 мА. Вы можете добиться этого с помощью резистора 56 Ом на 2 Вт или двух резисторов 100 Ом на 1 Вт, включенных параллельно.Мы стремимся получить разумное совпадение в пределах параллельного выходного банка каждой полярности каждого канала, поэтому нам нужны две группы по 12 с согласованными устройствами с N-каналом и две группы согласованных устройств с P-каналом.

согласованных транзисторов | Analog Devices

Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие необязательны для функциональной деятельности. Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта.Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

Принять и продолжить Принять и продолжить

Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:

Строго необходимые файлы cookie:
Это файлы cookie, которые необходимы для работы analog.com или определенных предлагаемых функций. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.
Аналитические / рабочие файлы cookie:
Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *