ХАРАКТЕРИОГРАФ ДЛЯ ТРАНЗИСТОРОВ

С помощью приставки, описанной в сентябрьском номере журнала, вы уже научились проверять транзисторы. Но порою сведений об исправности транзисторов бывает недостаточно для решения об использовании того или иного экземпляра в конструируемом устройстве. Ведь нередко бывает не­обходимо подобрать транзисторы, ска­жем, для выходного каскада радио­приемника, с одинаковыми или воз­можно близкими параметрами. Наи­более приемлемый практический путь здесь — измерение статического коэф­фициента передачи тока. Но лучшие результаты дает сравнение выходных характеристик транзисторов и отбор по ним приборов с одинаковыми данными.

О приставке к осциллографу для просмотра выходных характеристик транзисторов обеих структур — харак­териографе и пойдет сегодня наш рассказ. Но прежде чем начать его, следует сказать несколько слов о са­мих выходных характеристиках и от­ветить на вопрос, почему именно они выбраны для контроля характериографом.

Выходные характеристики транзисто­ра — это зависимости коллекторного тока от напряжения между коллекто­ром и эмиттером при различных то­ках базы. Снимают подобные характе­ристики обычно при включении тран­зистора по схеме с общим эмитте­ром (ОЭ). Вот, к примеру, как это делается для транзистора МП42Б (рис. 62, а). С помощью переменного резистора R1, подключенного к галь­ваническому элементу G1, изменяют ток базы транзистора, а напряжение на коллекторе устанавливают перемен­ным резистором R2, подключенным к батарее GB1 (например, составленной из восьми элементов напряжением 1,5 В). Базовый ток контролируют микроамперметром РА1, коллектор­ный — миллиамперметром РА2, а на­пряжение между коллектором и эмит­тером — вольтметром PV1.

         

Установив ток базы, скажем, рав­ным 20 мкА, подают на коллектор напряжение 1 В, 2 В, 3 В и т. д. Для каждого значения напряжения оп­ределяют значение коллекторного то­ка транзистора. Затем задают дру­гие значения тока базы (40, 60, 80 мкА и т. д.) и вновь опреде­ляют коллекторный ток при разных напряжениях на коллекторе. А затем по полученным данным вычерчивают график (рис. 62, б) семейства выход­ных характеристик данного транзисто­ра. Подобные графики вы встретите в справочниках по транзисторам.

О чем свидетельствуют выходные характеристики? Во-первых, выходной ток, т. е. ток коллектора, почти не зависит от напряжения на коллекторе, а определяется лишь заданным базо­вым током. Во-вторых, при имеющем­ся источнике питания каскада зада­ваемый коллекторный ток может быть обеспечен при вполне определенном токе базы. Скажем, если нужен кол­лекторный ток 4,5 мА при напряже­нии источника питания 4,5 В, ток базы должен быть 40 мкА. А для коллектор­ного тока 8 мА при том же питании придется увеличить базовый ток до 80 мкА. Вот так по выходным харак­теристикам вы можете определять нужный начальный ток базы, а уже по нему рассчитывать сопротивление ба­зового резистора.

Кроме того, по выходным характе­ристикам нетрудно определить выход­ное сопротивление транзистора для постоянного или переменного то­ка — параметры, которые необходи­мо знать для расчета усилительных каскадов и правильного согласования их. Например, сопротивление по по­стоянному току в рабочей точке А составит: R=u_K/i_K,

где R — сопротивление транзистора, Ом; U_K — напряжение на коллекто­ре транзистора, В;Ik —ток коллекто­ра, А. В нашем примере сопротив­ление составит 1000 Ом. В точке Б сопротивление будет ниже.

Для переменного тока сопротивле­ние в той же точке А можно оп­ределить по формуле: R=АU_K/Д1_K, где R — сопротивление транзистора, кОм; AU_K — приращение напряжения на коллекторе. В; Д1_к — соответствую­щее ему приращение коллекторного тока, мА. Для показанных на гра­фике рис. 62,6 приращений нетруд­но подсчитать, что сопротивление транзистора составит примерно 15кОм.

И еще. По выходным характери­стикам можно определить статиче­ский коэффициент передачи тока ба­зы в данной рабочей точке. Для этого нужно разделить значение кол­лекторного тока на ток базы. Ска­жем, для точки А коэффициент пе­редачи составит 105, в точке Б он уменьшится до 100. Видите, сколько полезных сведений удалось получить  по выходным характеристикам тран­зистора? Вот почему, сравнивая меж­ду собой различные выходные ха­рактеристики, можно точнее подо­брать одинаковые по параметрам транзисторы.

А теперь о нашем приборе-при­ставке. Его задача — подавать на проверяемый транзистор изменяю­щееся коллекторное напряжение и ступенчато изменяющееся базовое напряжение, определяющее базовый ток. «Ступеньки» тока должны быть одинаковы. Тогда на экране осцил­лографа, подключенного к коллектор­ной цепи транзистора, можно будет «увидеть» выходные характеристики.

Схема практической приставки-характериографа, разработанной спе­циально для нашего цикла курским радиолюбителем Игорем Александро­вичем Нечаевым, приведена на 4-й с. вкладки. Питается приставка от сети переменного тока, напряжение кото­рой подается выключателем Q1 на понижающий трансформатор Т1. Со вторичной обмотки напряжение подается на два выпрямителя. Первый выполнен на диоде VD1, сглаживаю­щем фильтре C1R1C2 и стабилитро-не VD3. Он используется для пита­ния микросхем приставки.

 

Второй выпрямитель — на диоде VD2 обеспечивает пульсирующее на­пряжение, необходимое для пита­ния коллекторной цепи проверяемо­го транзистора и получения горизон­тальной линии развертки осцилло­графа.

На элементах DD1.1 и DDI .2 собран генератор прямоугольных импульсов, следующих со сравнительно большой частотой—около 100 кГц. Они посту­пают на инвертор DD1.3 и дели­тель частоты на 2, выполненный на триггере DD2. К выходам инверто­ра и триггера подключен так назы­ваемый цифроаналоговый преобразо­ватель, составленный из резисторов R5—R8. В точке А преобразователя образуется ступенчатое напряжение, показанное на рис. 63,а.

  

Когда к гнездам «Э», «Б»,» К» разъема XS1 подключают проверяе­мый транзистор структуры п-р-п, а переключатели SB1 и SB2 оказывают­ся установленными в показанное на схеме положение, на коллектор тран­зистора поступает пульсирующее на­пряжение, изменяющееся по амплиту­де от нуля до 20 В. Одновременно на базу транзистора подается сту­пенчатое напряжение с цифроаналогового преобразователя, но через цепочку из последовательно соединен­ных резисторов R9 и R10. Перемен­ным резистором R10 можно изменять это напряжение, а значит, ток в це­пи базы. Причем при перемещении движка резистора пропорционально изменяется базовый ток от каждой «ступеньки» напряжения.

Протекающий при этом ток (он тоже «ступенчатый») через транзистор создает «ступенчатое» падение на­пряжения на резисторе R11, вклю­ченном в эмиттерную цепь транзи­стора. Снимаемое с резистора на­пряжение подается через вилку ХРЗ на вертикальный вход осциллографа. «Земляной» щуп осциллографа соеди­няют с вилкой ХР4, а сигнал с вил­ки ХР2 подают на горизонтальный вход осциллографа. Поскольку частота изменения «ступенек» тока на базе транзистора значительно (в 2000 раз) выше частоты развертки, на экране появляются практически непрерывные (хотя на самом деле они из отдель­ных точек) изображения выходных характеристик транзистора (рис. 63,б).

Следует сразу уточнить, что в дан­ном случае наблюдается не коллек­торный, а эмиттерный ток, который практически совпадает с коллектор­ным (разница может составить десят­ки микроампер, что несущественно для наших измерений).

Гнезда разъема XS2 служат для под­ключения к приставке второго тран­зистора аналогичной структуры. На­жимая и отпуская кнопку SB1, мож­но наблюдать на экране осциллогра­фа выходные характеристики либо первого, либо второго транзистора и сравнивать их между собой.

Когда же нужно проверить тран­зисторы структуры р-п-р и сравнить их между собой, используют гнезда разъемов XS3 и XS4. Но в этом случае ступенчатое напряжение на ба­зу транзистора подается через так называемое «зеркало тока», составлен­ное из транзисторов VT1 и VT2. Оно обеспечивает такую же поляр­ность сигнала на базе транзистора структуры р-п-р по отношению к эмиттеру, что и в случае проверки транзистора другой структуры. В ре­зультате картина выходных характе­ристик на экране неизменна при про­верке транзисторов любой структуры.

Приставка-характериограф позволя­ет наблюдать на экране выходные характеристики для четырех значений тока базы (один из токов — нулевой). Конечно, возможно и большее число градаций базового тока, но, к сожа­лению, на малогабаритном экране ОМЛ-2М они будут плохо различи­мы. Да к тому же усложнится и конструкция приставки.

В приставке могут быть исполь­зованы, кроме указанных на схеме, микросхемы K176ЛE5, К561ЛЕ5, К561ЛА7 (DD1), К561ТМ2 (DD2); тран­зисторы КТ315А—КТ315И с возможно близкими параметрами; диоды КД102Б, КД10ЗА, КД105Б—КД105Г, Д226Б; стабилитрон Д809. Постоянные рези­сторы могут быть типов МЛТ, ВС, переменный R10 — СПО-0,5, СПЗ-12. Конденсаторы CI, С2 — К50-3, К50-6, К50-12; СЗ — МБМ, БМ, КЛС; С4 — КД, КТ, КЛС. Выключатель Q1 — П2К с фиксацией положения, пере­ключатель SB2 — также П2К с фикса­цией положения, a SB1 — аналогичный, но без фиксации положения. В ка­честве разъемов для подключения вы­водов транзисторов использованы па­нельки от микросхем серии К155 но подойдут и другие мало габарит ныв разъемы с гнездами.

Трансформатор питания Т1 — гото­вый, от радиоприемника «Альпинист-417». Можно использовать лю­бой другой маломощный и мало­габаритный трансформатор с напря­жением на вторичной обмотке 12...15 В при токе нагрузки до 100 мА.

Часть деталей приставки смонтиро­вана на печатной плате (см 4-ю с. вкладки), а часть установлена на ли­цевой панели — крышке металличе­ского корпуса. Плата укреплена на бо­ковой стенке корпуса.

Проверять и налаживать приставку будете с помощью осциллографа ОМЛ-2М, работающего в автомати­ческом режиме, с открытым входом и установленной чувствительностью 10 В/дел. Сначала входные щупы осциллографа подключите к выводам вторичной обмотки трансформатора и убедитесь в наличии переменного на­пряжения — размах колебаний здесь будет около 40 В (рис. 64, а). Затем подсоедините «земляной» щуп осциллографа к вилке ХР4, а вход­ной — к вилке ХР2. Теперь на экра­не появятся однополупериодные ко­лебания амплитудой около 20 В (рис. 64, б).

  

Далее подключите входной щуп к плюсовому выводу конденсатора С1 — вы увидите извилистую линию, отстоящую от линии развертки при­мерно на два деления (рис. 64, в). Это выпрямленное напряжение с пуль­сациями. Уровень пульсаций нетрудно измерить, переключив осциллограф в режим закрытого входа и установив чувствительность 1 В/дел.— они со­ставят почти 3 В.

Переставив входной щуп осцилло­графа (он вновь работает в режиме с открытым входом) на вывод като­да стабилитрона, увидите практически прямую линию (рис. 64, г), припод­нятую над линией развертки почти на деление. Это питающее напря­жение микросхем, стабилизированное стабилитроном. Уровень пульсаций его не превышает 0,05 В, что вполне допустимо для наших целей.

(Продолжение следует)

Б. Иванов

г. Москва