Text preview for : Transistor curve tracer circuit & Hi-current hfe meter schematic with 1 to 1 PCB design.pdf part of Various Past master Hi current (max. 10A) hfe transistor meter circuit with 1:1 PCB design (watch mirror image)
Transistor curve tracer with X and Y output for oscilloscopes with 1:1 PCB design
Back to : Transistor curve tracer c | Home
Bouwontwerp
Ic-Ute, hoe en
waarom
Van d e transistorkarakteristieken is d e I,-U,, d e meest gegeven karakteristiek in d e databoeken. Hij geeft ons meteen een duidelijk beeld van de eigenschappen van een transistor, zoals d e versterkingsfactor, d e lineariteit en, na een klein rekensommetje, d e uitgangsimpedantie. Om een dergelijke karakteristiek goed in beeld te brengen, hebben we een lineaire zaagtandspanning nodig als voeding voor d e te testen transistoren en ten tweede een trapsgewijs verlopende spanning voor d e verschillende basisstromen. De collectorstroom I, kan o p d e Y-as van d e oscilloscoop worden uitgezet als zijnde een spanning over een bekende weerstand, zoals in afb. 1 is weergegeven. De collector-ernitterspanning U,, kan rechtstreeks over d e transistor worden gemeten en worden uitgezet op de Xas van d e oscilloscoop. Het nadeel is dat bij NPNAfb. 1 De spanningen zoals deze bij de NPN- en de PNPtransistor worden gemeten.
TransistorcurveschrijVer
transistoren de spanning over d e transistor U,, ge'inverteerd wordt gemeten, zoals in afb. 1 is te zien. De karakteristiek zal hierbij gespiegeld in d e Yas op het oscilloscoop beeld verschijnen. Bij PNP-transistoren wordt d e collectorstroom I, ge'inverteerd gemeten. De karakteristiek van PNP-transistoren zal dus gespiegeld in d e X-as op het beeld komen te staan. Het lijkt wat vreemd, maar men is er snel aan gewend. zaagtandspanning op een analoge wijze op te wekken, daarom is gekozen voor een digitale oplossing. Het complete schema is weergegeven in afb. 2. De zaagtandspanning wordt opgewekt met behulp van een 12-bits deler IC2 en een weerstandsnetwerk R4 tot en met R32. Er worden 10 van d e 12 uitgangen gebruikt, waardoor een lineair oplopende spanning ontstaat, die is samengesteld uit 1024 stapies. Na het 1024e stapje w&dt d e spanning binnen enkele nanoseconden 0 V. Zo ontstaat er een zaagtandspanning met een frequentie van circa 1 kHz. Voordat deze spanning aan d e transistor wordt toegevoerd, wordt deze eerst versterkt met een eenvoudige lineaire gelijkspanningsversterker. Deze is sarnengesteld uit &n operationele versterTabel 1 h t e h g voorde collectorstroom. Stand
Ic bij uitgangsspanning van 10 V
van S4
Werking
De zaagtandspanning waarmee d e te testen transistor wordt gevoed moet een zeer lineair verloop hebben om vervorming van d e karakteristiek te voorkomen. Tevens moet d e terugslagtijd zo kort mogelijk worden gehouden. Het is erg moeilijk zo'n ,,idealeH
ker en twee vermogendarlingtons, die het mogelijk maken transistoren te beproeven bij een collectorstroom van maximaal2 A. Met d e aangegeven stroomdeler in het schema, is d e maxirnale collectorstroom, zoals in tabel 1 is weergegeven, van 0,02 tot 2 A in te stellen. Afhankelijk of er moet worden gemeten aan een NPN- of PNP-transistor, moet d e zaagtandspanning worden ge'inverteerd. Dit
Afb. 2 Totale schema van de curveschrijver.
R1
+1SV
I2 C
HEF LOLO
R33
11 x 10k .1%
RB
ELEKTRONICA COMPUTERS-
-
Transistorcmeschriiv
gebeurt door middel van een inverterende versterker waarvan d e versterkingsfactor op 1 moet worden ingesteld. Dit geldt ook voor d e trapspanning die wordt gebruikt voor de verschillende basisstromen. Deze trapspanning wordt op dezelfde manier verkregen als d e zaagtandspanning. Er is gebruik gemaakt van e e n 4-bits teller (IC3). Deze teller krijgt aan het einde van iedere zaagtand een klokpuls, waardoor een trapspanning van 16 stappen aan de uitgang van het weerstandsnetwerkje R33 tot en met R43 ontstaat. Ook deze wordt o p een eenvoudige wijze versterkt. Met d e in het schema aangegeven basisweerstanden is d e maximale basisstroom in zes stappen van 0,01tot en met 1 A in te stellen,
81 BLOC 1500
Stand van S5
Maximale basisstroom
Trl
zie tabel 2. Met P7 is ook nog een continu-regeling toe te passen. In plaats van d e zaagtandspanning t e gebruiken als tijdbasis voor d e klokpuls voor d e trapspanning, is het ook mogelijk een ,,hand-selectiemode" te kiezen. De draadbrug X-Z moet dan worden vervangen door S2, zoals in het schema is aangegeven. Met S1 e n d e bijbehorende flipflop is het mogelijk elke curve uit d e grafiek afzonderlijk te selecteren. In combinatie
Afb. 3 Voeding voor het stuurgedeelte.
met S5 is eventueel nog een PA-, mA-of A-meter in sene met de basis van d e te testen transistor te schakelen, waarop d e basisstroom van d e desbetreffende curve is a te f lezen.
Voeding
Het stuurgedeelte e n d e vermogendarlingtons
worden apart gevoed. Het schema van d e voeding voor het stuurgedeelte is weergegeven in afb.3. De vermogensvoeding moet 3 A kunnen leveren, maar behoeft echter niet gestabiliseerd te zijn. Deze voeding is weergegeven in afb. 4. Men kan hiervoor eventueel ook een externe voeding gebruiken van 18 A20Ven3A.
N PN
IC L z
LM32L
.oscilloscoop
I'
RB
ELEKTRONIM COMPUTERS
Bouwontwerp
Transistorcun/eschrijver
Compo
Weersta R1, R2, R3 R4 t.e.m. R29. R32 L e ~ anr. . R44, R46 R45. R47 R48 t.e.m. R
Afb. 4 Vermogensvoeding.
R R R
op meetpunt A. Denk erom dat de massa van d e oscilloscoop tijdens het afregelen aan d e massa van d e schakeling komt e n niet, zoals tijdens het normale gebruik, aan het moedercontact van S4. Met PI en P2 worden d e oneffenheden van d e zaagtand weggeregeld. Nu wordt
Bouw
De gehele schakeling, inclusief d e voeding voor het stuurgedeelte, is ondergebracht op d e print van afb. 5. Op afb. 6 i s d e componentenopstelling en d e manier waarop het geheel is aangesloten weergegeven (zie ook afb. 7). Om een zo lineair mogelijke zaagtand- en trapspanning te creeren moeten d e weertanden R4 tot en met R43 1%-types zijn. Eventueel kunnen voor d e weerstanden van d e eerste vijf uitgangen van IC2 - R4 t.e.m. R8, R14 t.e.m. R18 en R23 t.e.m. R27 5%-types worden gebruikt. De transistoren T3 en T4 zijn met kleine koelplaatjes op d e print gemonteerd. Hiervoor kunnen stukjes U-profiel worden gebruikt. T1 en T2 moeten echter op een grotere koelplaat worden gemonteerd. Deze darlingtons zijn te venrangen door zwaardere types. Worden d e collectorstroomdeler en d e vermogensvoeding ook aangepast, dan zijn transistoren te testen bij grotere collectorstromen dan van 2 A. Men moet echter we1 rekening houden met warmteontwikkeling in d e te testen transistor, waardoor d e eigenschappen veranderen.
10 kR Ikn,l% 100 k n 33 kR 1kn 1,5 MR 150 k n 15 kR 1,5 ki2 '50 n ; 2 w 5 n , low o n , low 10 n , 5 w 5n.lW m , i w 15 0 10 kn.20 slaqen instelpotmeter 50 kf 1, 20 slage n instelpotmeter
Afregeling
Ondanks d e zes instelpotmeters is d e afregeling zeer eenvoudig. Als eerste wordt d e voedingsspanning voor het stuurgedeelte ingeschakeld en d e oscilloscoop aangesloten
Afb. 5
P i t van de curveschrijver, schaal 1 : 1. rn
42
.. wontwerp Bou
20 slagen instelpotmeter 20 kf2, lineair dve als anders is aange
Transjstorcurveschrijver
P?.
AUe weerstanden '4
gev-
toren
inn , , MI(M r
-- -
r-
Diverse bij De Muiderkring te 1 printpkat 7583, te I Weesp v66r 28 febiu; 1 printtransformator,P343,Axtunh 2 IC-voeten met 14 pe!men. 2 IC-voeten met 16 pemen. .. . S1 schakelaar met enke~voucug msselcc S2 tuirnel- of draaischakelaar met e n k e l w u ~ u wr contact. S 3 chaaischakelaar m!t 2 stand ten. 34 (-cnaKelaar met i stanuen en 1 mueaercol S5 (iraaischakelaar m c Knc'Ppen. . Koe!lmateriaa4 - . . . Beh MOI
" A
..
I
1
I I
I *
Bou wontwerp
S4 in stand 7 en S5 in
stand 6 gezet. De aansluitpunten b, e en c voor d e te testen transistor worden kortgesloten. De oscilloscoop wordt aangesloten o p d e emitters van T1 e n T2 en S3 wordt in stand NPN gezet. Met P3 wordt d e zaagtand zo afgeregeld dat deze net niet aan d e bovenkant wordt afgevlakt (ca. 15 V). Nu wordt S3 in d e stand PNP gezet, met behulp van P4 wordt d e top-topspanning van d e ge'inverteerde zaagtand even groot afgeregeld als d e niet-geinverteerde zaagtand. Het afregelen van d e trapspanning gaat net zo. Sluit d e oscilloscoop aan o p d e emitters van T3 e n T4,zet S3 in stand NPN en regel met P5 d e trapspanning zodanig af dat 0 tot 15 V in 15 stappen zichtbaar is. Daarna wordt tot slot d e geinverteerde trapspanning afgeregeld tot -15 V ook i 15 stappen (S3in n stand PNP). De kortsluiting tussen d e aansluitpunten b, e en c kunnen worden losgemaakt. Met d e oscilloscoop aangesloten zoals in het schema (afb.3) is aangegeven, is d e schakeling klaar voor gebruik.
Transistorcurveschrijver
j
F
!
I
Afb. Z De gemonteerde printplaat.
Tijdens proeven is gebleken dat behalve transistoren ook andere halfgeleidersg zOals dioden, fotodioden, optisch koppelingen e n dergelijke kunnen worden beproefd.
RB-printservice Deze print i s te bestellen vbbr 28 februad door f 47,50 over te maken o p gironr. 83214 t.n.v. De Muiderkring, Weesp, onder vermdding van printnummer 7583.
I
Gratis advertentierubriek voor particulieren, niet voor handelsdoeleinden. Voowaarden: Uitsluitend bestemd voor vraag e n aanbod o p het gebied van d e elektronica. In d e tekst moeten privkadres en/of telefoonnummer worden opgenomen; geen postbus of antwoordnumrner. e De gratis plaatsing betreft maximaal vier regels A ca. 32 tekens. Iedere volgende regel f 3,50; betaling door bijsluiting van postzegel (A 75 ct). Advertentietekst o p te geven in blok- of machineschrift. Opgaven inzenden aan: Redactie Radio Bulletin. Elektronicamarkt, Postbus 313, 1380 AH Weesp. o Plaatsing geschiedt zo mogelijk in het eerstkomende nummer (sluiting ongeveer twee maanden voor verschijning).
GEVRAAGD
Wie helpt mij aan mini/microcomputer maart 1982 (nr. 3, 4e Goede prijs geboden. Tel. 08852-258 na 18.00 P. Holtermans. de van jg). uur,
De redactie is niet verantwoordelijk voor d e inhoud van d e advertenties e n kan opgegeven advertenties zonder opgave van redenen weigeren.
Revox-A77/2-sp. B77/2-sp. Philips Studio rec. ,,Pro 12" f 975,-. UHER royal stereo/2sp-y swelch f 900,-. Tel. 02975-66381. Sony 3-kops vid-recorder SLC9E (ongev. 150 uur gedr. top K WAL) f 1575,-. Philips Prof. B recorder pro-12 (9/19 cm - 2-sp.stereo nw.) f 950,-. Sony V-CAM HVC300p f 950,-. Tel. 02975-66381. Scanner 2 banden met ingebouwde Scramble-decoder, met parapluie-antenne f loo,-. R.E. jaargangen 1980 t.e.m. '86 f 50,-. Tel. 02940-12048.
AANGEBODEN
Aangeb. Radio App. uit d e 30er jaren e n partij antieke onderdelen voor repleger app. W.O. 11. Tel. 05250-4910.
Schema gevraagd: Sony Intergrated stereo amplifier TA1080 s/n 1304. General Electric CB model no. 3-5804D s / n 62 312971 40 kanalen. Midland CB portable type 40 kanalen. Sanyo TV model 21 T66-1. A. Kort. Napistraat 24, Welgelegen, Distrikt Wanica, Suriname. C64 bruikleen i.v.m. reparatie C64. B.j. voor 1984. Omgeving Utrecht. Tegen vergoeding. Tel. 03483-2095 na 18.00 uur.
T.K. hoogw. Teac elcasetdeck met 26 besp. e n 5 onbesp. elcasets. FE-CR LC 90. In zeer goede staat. T.e.a.b. Tel. 051 14-2567.
RB
ELEKTRONICA COMPUTERS-
elektuur september 1990
high-current hFEmeter
Een konventionele hFPmeter niet erg geschikt voor het mefen is van de versterkingsfaktor van vermogenstransistoren. Gewoonlijk wordt de stroomversterking namelijk gemeten bij kollektorstromen van slechfs enkele milli-amperes. Bij transistoren in wat grotere behuizingen is echter juist de versterking bij stromen van een paar amperes interessanf. De hier beschreven hFPmeter in staat om is met stromen tot 7 0 A te meten. Door gebruik te maken van pulsmetingen kon de voeding van de meter toch heel bescheiden blijven.
Bij elke elektronische schakeling waar wat grotere vermogens verwerkt moeten worden, is het belangrijk dat de eigenschappen van de gebruikte vermogenstransistoren redelijk tot goed bekend zijn. We denken hierbij in het bijzonder aan eindversterkers en voedingen waarbij meerdere vermogenstransistoren parallel zijn --geschakeld. Wil men een dergelijke schakeling betrouwbaar laten funktioneren, dan moeten die transistoren binnen zekere grenzen dezelfde eigenschappen bezitten. En wat is een van de belangrijkste eigenschappen hierbij? Natuurlijk, de versterkingsfaktor. Een fabrikant van elektronische apparatuur kan bij de chip-leverancier gewoon een "batch" transistoren met gelijke versterking bestellen, maar voor de hobbyist ligt de zaak niet zo eenvoudig. Wilt u een kwalitatief goede schakeling maken, dan kan het nodig zijn om in de onderdelenzaak een stel transistoren van een bepaald type te kopen en die dan zelf door te meten. Zoals we in de inleiding a1 opmerkten, is bij vermogenstransistoren vooral de versterking bij grotere stromen interessant. En dat is nou juist iets dat een gewone ~ F E meter niet kan. De meeste apparaten houden het voor gezien bij circa 100 mA. U kunt meFzonap@rXaTweTg~ed qe;
naar een idee van C. Sanjay (India)
transis, toren meten met 10 A
'
---
gedimensioneerd te worden. wone transistoren selekteren, maar het is hiermee niet moge- Het is niet zo moeilijk om een lijk om te meten aan zwaardere meetopstelling te maken waarmee de (ge1ijkstroom)verstertypen waarbij vooral het geking van een transistor bij 5 of drag bij enkele amperes inte10 A kan worden gemeten. ressant is. Juist daar daalt de Maar wie heeft een experimenstroomversterking van een teervoeding die zoveel stroom power-tor meestal behoorlijk kan leveren, nog afgezien van en op die versterking behoort _dx benodigde koeling voor de clel-teleskakehq 9igenlqk-
------
elektuur september 1990
'
Figuur 1. De basis-opzet van de meter is hier qetekend (alleen het NPN-gedeelte). De geteste transistor maakt deel uit van een stroombron, 20dat er een bepaalde kollektorstroom gaat lopen. De basisstroom wordt gemeten en is een maat voor de versterking.
over R b en is een maat voor de versterking die de transistor heeft bij de (met Rc ingestelde) kollektorstroom. De grote stroom die door de De 0pzef Van de TUT loopt tijdens de meetpulsen, wordt uit de voeding beschakeling trokken via een flinke buffer-elDe high-current ~FE-meter ko (Cb). De nominale stroom maakt gebruik van strOOmpul- die de voeding moet kunnen sen met een ~~1s-pauze-verhouleveren, blijft daardoor beding van 1:100, waardoor de perkt. ~ o e d ~ heel klein kan blijven. Kondensator Cp tussen basis en ng Bij meten van de kO1lektOr- kollektor van T4 zorgt ervoor stroom hebben we de meetme- dat de kollektorstroom niet a1 thOde OmgedraaidOm te voorte abrupt wordt ingeschakeld. komen dat er een 10-AOm te voorkomen dat die kondraaispoelmeter nodig is om densator ~5 en de TUT de kollektorstroom te meten. In eens extra ver open stuurt als dit g e ~wordt de basisstroom l TI weer gaat sperren ( c p wordt door de schakeling zOdanig in- dan praktisch aan de voedingsgesteld dat een be~aalde kolspanning gehangen), zijn T2 en lektorstroom door de transistor T3 toegevoegd. Zolang er een loopt waarna de grootte van de puls op de ingang van de schabasisstroom gemeten wOrdt tijkeling staat, geleidt T2 en spert dens de stroompuls. In het T3. De overige komponenten hierbij afgedrukte kader vindt kunnen dan gewoon bun zou de bij een dergelijke meting juist beschreven werk doen. behorende formules. Met de neergaande flank van VoOrdatwe nu naar kOmde puls gaat T2 sperren, waarplete schema gaan kijken, door. T3 in geleiding gaat en wordt eerst de werking bedaarmee de basis van T5 prakschreven aan de hand van een tisch met massa verbindt. uitgekleed schema (figuur Voor het meten van PNP-tranDe schakeling is weliswaar ge- sistoren is de hele in figuur 1 schikt voor NPN- en PNP-tranafgebeelde sch&e]ing sistOren, maar bier beperken eens in spiegelbeeld aanwezig we Ons even tot de NPN-memet komplementaire transistoting. De reeds genoemde pulren. Alleen d e zenerdiode en sen met een duty-cycle van 1:100 sturen via transistor T1, T4 +ub RS en T5 de te testen transistor open (TUT, Transistor Under Test). De pulsduur bedraagt ongeveer 1,5 ms, terwijl de pauzetijd circa 150 ms lang is. Door de aanwezigheid van zenerdiod e Dz zal T4 alleen geleiden zolang de spanning over kollektorweerstand Rc lager is dan circa 3,3 V. Boven die waarde is de kollektorspanning van T4 lager dan zijn basisspanning en zal hij dus gaan sperren. Hierdoor wordt de TUT via T5 zo ver opengestuurd dat de spanning over Rc stabiel wordt gehouden op 3,3 V De kollektorstroom door . d e TUT heeft dan een bekende waarde die bepaald wordt door R c In feite werkt de kombinatie Dz/T4/TS/TUT/Rc als een stroombron. De basisstroom die dan de TUT in loopt, kan gemeten worden
te testen transistor? Die problemen heeft het hier beschreven meetapparaat niet!
de kollektorweerstand(en) blijven dezelfde, om bij NPN- en PNP-metingen vergelijkbare meetresultaten te houden. Een sample&hold-schakeling meet tenslotte de spanning over basisweerstand R b van de TUT. De sample&hold wordt ook weer gestuurd door dezelfde pulsen als bij de meetschakeling. De gemeten waarde wordt op een draaispoelmeter zichtbaar gemaakt, waarbij de gevoeligheid van de meter afhankelijk is van de gekozen kollektorstroom en de ingestelde gevoeligheid.
De komplefe Schake/ing
In figuur 2 zien we het schema De van de hele ~FE-meter. P U ~ S generator is opgebouwd rond ICla. Deze werkt als een astabiele multivibrator, waarbij de puls-pauze-verhouding wordt verkregen door de laadtijd van kondensator C1 (via R5/D1) anders te kiezen dan de ontlaadtijd (via R6/D2). Zenerdiode D uit figuur 1 z bestaat in werkelijkheid uit twee in serie geschakelde LED'S, D3 en D4. Over de rode LED D3 valt een spanning van circa 1,8V en over de groene LED D4 staat een spanning van
900078 12
-
a
ongeveer 2,l V, samen dus zo'n 3,9 v. Het overige gedeelte van de schakeling zoals we die in figuur 1 hebben getoond, is eenvoudig in figuur 2 terug te vinden. Voor het meten van NPNtransistoren is dat het stuk rond T1. . .T5, voor PNP-metingen het deel rond T6. . .T10. Afhankelijk van de met S2 gekozen kollektorstroom voor de TUT (middels R14. . . R19) staat er een spanning over een van de met S3 gekozen basis-meetweerstanden R20. . .R25. Die spanning wordt gemeten door de sample&hold-schakeling die uit IClb, IC3 en omringende komponenten bestaat. Gedurende d e 1'5 ms lange puls worden de elektronische schakelaars IC3c en IC3d gesloten en IC3a en IC3b geopend. De spanning over de basis-meetweerstand komt dan ook over kondensator C3 te staan. Na die 1,5ms openen IC3c en IC3d, terwijl IC3a en IC3b sluiten. C3 is dan aan een kant met massa verbonden en d e lading in deze kondensator wordt via R30 gedeeltelijk overgedragen naar C4. Deze RCkombinatie zorgt voor een zekere uitmiddeling van de gemeten waarden. IClb fungeert als hoogohmige buffer en zijn uitgangsspanning gaat via R26 en P1 naar de draaispoelmeter. Instelpotmeter P1 dient ervoor om d e meter zodanig in te stellen dat deze bij een spanningsva1 van 2,5 V over de meetweerstand precies volle uitslag geeft. We willen er hier vast op wijzen dat d e meter-uitslag omgekeerd evenredig is met de ~FE-waarde. nulstand komt De dus overeen met een oneindige versterkingsfaktor (geen basisstroom) en de volleschaal-uitslag geeft een versterking van Ben (maal d e ingestelde gevoeligheidsfaktor). Het omschakelen van NPNnaar PNP-stand geschiedt met behulp van acht wisselschakelaars die tezamen druktoets S4 vormen. De voeding van d e meter wordt verzorgd door een 10-Vstabilisator (IC2). De ongestabiliseerde ingangsspanning mag tussen 15 en 20 V liggen. De
De versterking van eel tor
I
elektuur September 1990
aeliikstroom-versterk~ ~vslunwr van een bipolai transis;tor in eeln gemeenschappelijke-emitterschakeling is gedefinileerd als de verhouding tussen de kollektor.gelijkstro en de basis-gelijkstroom: om
Hierbij wordt er van uitgegaan dat Iceo, de kollektorstroom die loopt bij een open basis-aansluiting,veel kleiner i dan IG s
Bij de hw-meter is de kollektorstroorn:
I I
en de basisstroom:
11
Daaruit volgt de versterking:
De w rarden van RC zijn z gekozen dat (Je kollek c o torstrot m 1, 2, 3, 4, 6 of 1 A bedraagt. o 0 Voorbeeld: 1. Als IC = 1 A, Rb = 24,9 R en U R = 1,25 V, dan is ~ . - A . - vuls~urking:
hiervoor gebruikte netspanningsadapter moet een stroom van 200 mA kunnen leveren, dat is ruim voldoende. Voor de leverantie van d e grote piekkollektorstromen zorgt C1, die via een 6,8-R-weerstand op d e gestabiliseerde 10-V-spanning is aangesloten.
De opbouw
In figuur 3 is de print afgebeeld voor de ~PE-meter. Zoals u ziet, zijn de afmetingen zeer bescheiden gehouden. Het ge-
heel kan worden ondergebracht in een kastje van het type dat we ook a1 voor andere meetapparaten hebben gebruikt, namelijk een LC850 van Telet. We beginnen met het monteren van de zes basis-meetweerstanden R20. . .R25. Dit zijn allemaal 1%-ers met E96-waarden. Die weerstanden komen niet op d e print, maar worden direkt a a n d e kontakten van schakelaar S3 gesoldeerd (R20 aan pen 1 van d e schakelaar, R21 aan pen 2, etc.).
e,e,tuur september 1990
Figuur 1. De basis-opzet van de meter is hier getekend (alleen het NPN-gedeelte). De geteste transistor maakt deel uit van een stroombron, zodat er een bepaalde kollektorstroom gaat lopen. De basisstroom wordt gemeten en is een maat voor de versterking.
over Rb en is een maat voor de versterking die de transistor heeft bij de (met Rc ingestelde) kollektorstroom. De grote stroom die door de De opzet van de TUT loopt tijdens de meetpulsen, wordt uit de voeding beschakeling trokken via een flinke buffer-elDe high-current ~FE-meter ko (Cb). De nominale stroom maakt gebruik van stroompuldie de voeding moet kunnen sen met een puls-pauze-verhou- leveren, blijft daardoor beding van 1:100, waardoor de perkt. voeding heel klein kan blijven. Kondensator Cp tussen basis en Bij het meten van de kollektor- kollektor van T4 zorgt ervoor stroom hebben we de meetme- dat de kollektorstroom niet a1 thode omgedraaid om te voor- te abrupt wordt ingeschakeld. komen dat er een 10-AOm te voorkomen dat die kondraaispoelmeter nodig is om densator T5 en de TUT nog de kollektorstroom te meten. In eens extra ver open stuurt als dit gem1 wordt de basisstroom T1 weer gaat sperren (Cp wordt door de schakeling zodanig in- dan praktisch aan de voedingsgesteld dat een bepaalde kolspanning gehangen), zijn T2 en lektorstroom door de transistor T3 toegevoegd. Zolang er een loopt waarna de grootte van de puls op de ingang van de schabasisstroom gemeten wordt tij- keling staat, geleidt T2 en spert dens de stroompuls. In het T3. De overige komponenten hierbij afgedrukte kader vindt kunnen dan gewoon hun zou de bij een dergelijke meting juist beschreven werk doen. behorende formules. Met de neergaande flank van Voordat we nu naar het komde puls gaat T2 sperren, waarplete schema gaan kijken, door. T3 in geleiding gaat en wordt eerst de werhng bedaarmee de basis van T5 prakschreven aan de hand van een tisch met massa verbindt. uitgekleed schema (figuur 1). Voor het meten van PNP-tranDe schakeling is weliswaar ge- sistoren is de hele in figuur 1 schikt voor NPN- en PNP-tranafgebeelde schakeling nog sistoren, maar hier beperken eens in spiegelbeeld aanwezig we ons even tot de NPN-memet komplementaire transistoting. De reeds genoemde pulren. Alleen d e zenerdiode en sen met een duty-cycle van 1:100 sturen via transistor T1, T4 en T5 de te testen transistor open (TUT, Transistor Under Test). De pulsduur bedraagt ongeveer 1,sms, terwijl de pauzetijd circa 150 ms lang is. Door d e aanwezigheid van zenerdiod e Dz zal T4 alleen geleiden zolang de spanning over kollektorweerstand Rc lager is dan circa 3,3 V. Boven die waarde is de kollektorspanning van T4 lager dan zijn basisspanning en zal hij dus gaan sperren. Hierdoor wordt de TUT via T5 zo ver opengestuurd dat de spanning over Rc stabiel wordt gehouden op 3,3 V De kollektorstroom door . sample d e TUT heeft dan een bekende hold waarde die bepaald wordt door R c In feite werkt de kombinatie Dz/T4/TS/TUT/Rc als een stroombron. De basisstroom die dan de TUT in loopt, kan gemeten worden men heeft het hier beschreven meetapparaat niet!
te testen transistor? Die proble-
de kollektorweerstand(en) blijven dezelfde, om bij NPN- en PNP-metingen vergelijkbare meetresultaten te houden. Een sample&hold-schakeling meet tenslotte de spanning over basisweerstand Rb van de TUT. De sample&hold wordt ook weer gestuurd door dezelfde pulsen als bij de meetschakeling. De gemeten waarde wordt op een draaispoelmeter zichtbaar gemaakt, waarbij de gevoeligheid van de meter afhankelijk is van de gekozen kollektorstroom en de ingestelde gevoeligheid.
De komplete schakeling
In figuur 2 zien we het schema van de hele ~FE-meter. pulsDe generator is opgebouwd rond ICla. Deze werkt als een astabiele multivibrator, waarbij de puls-pauze-verhouding wordt verkregen door de laadtijd van kondensator C1 (via R5ID1) anders te kiezen dan de ontlaadtijd (via R6/D2). Zenerdiode Dz uit figuur 1 bestaat in werkelijkheid uit twee in serie geschakelde LED'S, D3 en D4. Over de rode LED D3 valt een spanning van circa 1,8V en over de groene LED D4 staat een swanning van
I
elektuur september 1 9 9 0
Figuur 2. Het komplete schema bevat wat meer onderdelen, omdat een gedeelte dubbe1 moet worden uitgevoerd om NPN- en PNP-transistoren te kunnen testen.
Onderdelenlijst Weerstanden: R1 = 69815 W R2,R4 = 39 k R3 = 27 k R5,R7,R9,R12,R27 = 10k ~ 6 , 6 5 0= 1 M R8,Rll = 470 R RlO,R13,R26 = 18 k R14 = OR3313 W R15 = 0522212 W R16.Rl7 = OR2711 W R18 = OR5611 W R19 = 1R5 R20 = 1 k, 1% R21 = 249 R, 1% R22 = 100'2, 1% R23 = 24Q9, 1%R24 = 1 0 Q , 1% R25 = 2Q49, 1% R28,R29 = 1 k PI = 1O-kinstelpotmeter Kondensatoren: Cl,C5 = 100 n C2,C8 = 3n3 C3 = 220 n C4 = 27 n C6 = lop125 V radiaal C7 = 100 p125 V radiaal C9 = 10.000 p/16 V radiaal Halfgeleiders: Dl,D2 = IN4148 D3 = LED groen, 3 mm D4 = LED rood, 3 mm, high efficiency T I ,T2,T3,T9 = BC547B T4,T6,T7,T8 = BC557B T5 = TIP120 T10 = TIP1 25 1C1 = TLC272 IC2 = 7810 IC3 = 4066
--- - - - -
3
(print-layout in spiegelbeeld afgedrukt)
Diverser S1 = dl maakk~ S2,S3 = draaischakelaar, 1 moederkontakt, 6 standen S4 = drukschakelaar 8 x wissel M 1 = draaispoelmeter 100 PA (bijv. Monacor type PM-2) 3 banaansteker-bussen miniatuurtuimelschakelaar, met losse 3-mm-LED el 1-k-weerstand netadapter-aansluiti~ kastje, bijv. Telet ty, LC850 print EPS 900078 Izie pag. 61 frontplaat-folie EPS 900078-F (zie pag fil
e e r september 1990
4 -
TIP31 NPN TIP 32 PNP
--+
skoop. Z moet op pen 6 en 12 o
ven van drie mogenstrandat de pulsen zeer smal zijn, kan het nodig zijn de skoop-indat de draaispoelmeter juist bezit bent van een oscilloOok over de "zenerdiode" D3 t D4 moeten de pulsen zichtbaar zijn, maar daarvoor moet we1 eerst een TUT worden aangesloten. De spanning over D3 en D4 dient 3,9 V te bedragen + 10%. Als deze waarde te veel afwijkt, kunt u eens enkele andere typen LED'S proberen.
I
Hef inbouwen
Als u gebruik maakt van de via de EPS leverbare frontplaat-folie (figuur 5), dan zal de afwerking van het kastje in elk geval geen probleem vormen. De schaal voor het metertje kan ui de folie worden geknipt en op het instrumentje worden geplakt (na het verwijderen van de originele schaalverdeling). Boor daarna de gaten op de juiste plaatsen in de frontplaat. Hierbij kunt u de folie als boor ma1 gebruiken. A en toe eens f passen met alle frontplaat-onderdelen is we1 aan te raden.
I
september~l990 ''
elektuur
1
Figuur 5. De (verkleind afgebeelde) frontplaat voor d e meter. Deze is als folie via de EPS leverbaar.
Als u e r zeker van bent dat alles goed is afgewerkt, kan de folie op de frontplaat worden geplakt. Daarna kunt u met een scherp mes de benodigde gaten in de folie aanbrengen. Snij daartoe'een kruisje in de folie en druk de rand naar binnen. Met een ronde vijl kunt u de overtollige folie prima uit de gaten vijlen. De plaats van de print in de kast wordt bepaald door S4. Wij hebben voor deze schakelaar een type gebruikt waarbij de knop ongeveer 2 cm voor het schakelgedeelte uit steekt. Dat is nodig om voldoende ruimte te houden voor de meter. Schroef S4 vast op de frontplaat, zodanig dat de print zo ver mogelijk naar achteren zit. Plaats de frontplaat in het kastje (maar schroef ze nog niet vast) en teken dan pas de bevestigingsgaten af voor de print. Nu kunnen alle frontplaat-onderdelen worden bevestigd (de print blijft we1 hangen aan S4). Er zitten twee 3-mm-LED'Sop de frontplaat, waarvan er slechts eentje (D3) in het schema is terug te vinden. De andere LED dient slechts als voeding-indikator. Beide LED'S worden met een drupje lijm op hun plaats vastgezet achter de rode venstertjes in de frontplaat-folie. Voor de transistoraansluitingen kunnen bijvoorheld (mini) banaanstekerbus!n worden genomen. Nadat ? assen van de schakelaars de juiste lengte zijn afgezaagd, kunnen de knoppen er op worden gemonteerd. Bij de stroom-keuzeschakelaar is een k~ nocjig met twee strepen lop of pijlen die precies tegenover elkaar zitten. U kunt hiervoor het beste een knop met een pijl of streep nemen en de tweede pijl of streep er zelf bij maken met behulp van afwrijfsymbolen of een watervaste viltstift. De meter, de aansluitbussen en schakelaars kunnen nu allemaal met de print worden verbonden. De voedingsaansluitingen op de print lopen via een miniatuur-tuimelschakelaar op de frontplaat naar een voedingsaansluiting (voor de netadapter) die op de achterwand van het kastje wordt gemonteerd. De LED boven de schakelaar wordt via een l-kweerstandje met de voeding (na de schakelaar) verbonden. Als dit allemaal gebeurd is, kan de frontplaat in het kastje worden vastgeschroefd en de print met korte afstandsbussen worden vastgezet. Let er op dat de print op de goede hoogte zit (eventueel een paar onderlegringen gebruiken), anders komt er te veel mechanische spanning te staan op de verbindingen tussen S4 en de print. ders kan dat nadelige gevolgen voor de transistor hebben. Kies met S4 het juiste type (NPN of PNP). Begin altijd met de kleinste meetstroom (1 A) en zet de gevoeligheidsschakelaar op 1 x. Dan kan de testhop worden ingedrukt. Draai de gevoeligheidsschakelaar omhoog totdat een duidelijke meter-uitslag wordt verkregen en bereken dan de schaalvermenigvuldigingsfaktor. Daartoe moet u het getal dat de sensitivityschakelaar aanwijst vermenigvuldigen met het getal dat de tweede pijl van de Ic-schakelaar aanwijst. In de 1-A-stand is dat bijvoorbeeld 40 x 1. Daarmee vermenigvuldigt u de waarde die de meter aangeeft en dat is de gelijkstroom-versterkingsfaktor bij 1 A. In formule-vorm:h~a meterwaar= de x Ic-faktor x sensitivityfaktor Vervolgens kan een grotere kollektorstroom worden gekoZen en de testknop opnieuw worden ingedrukt. Pas we1 op dat de maxirnaal toegestane kollektorstroom van de aangesloten transistor niet overschreden wordt. Met de h~k-meter kunt u niet alHoe gebruik? u de leen transistoren kontroleren, meter? maar ook (komplementaire) Een korte gebruiksaanwijzing paartjes uitzoeken. Uitgaande lijkt ons aan het einde van dit van de 1-A-standwordt de verartikel toch we1 handig. Het ap- sterking gemeten tot de maxiparaat kan worden in- en uitge- maal toegestane kollektorstroom, waarna deze gegeschakeld met de power-schavens met de hand in een karakkelaar. De te testen transistor teristiek kunnen worden gezet. kunt u rustig aansluiten als de Als u op deze wijze transistometer aan staat, want er loopt ren uitzoekt die dezelfde kuralleen stroom door de tranves leveren, dan hebt u een sistor als de test-hop is ingeheel aardig transistorpaar gedrukt. Let we1 op dat de TUT vonden! 'nnnn7~ korrekt wordt aangesloten, an-
a
1
I
1
1
I
I