ХАРАКТЕРИОГРАФ (Окончание. Начало в N11/2000)
А.ИЛЬИН, г С-Петербург
В связи с тем, что выходные сигналы характериографа малы из-за весьма малого значения сопротивления нагрузочного резистора R1, в конструкции необходимо применять усилители вертикального и горизонтального отклонения луча. Если характериограф используется в качестве приставки к осциллографу, то его выходы подключаются к усилителям вертикального и горизонтального отклонения осциллографа. При изготовлении самодельных усилителей необходимо отрегулировать их фазовые характеристики, чтобы устранить возможный фазовый сдвиг между усиливаемыми сигналами. Он может привести к искажению изображения. Дополнительно можно понижать частоту управляющего сигнала. Однако частота сигнала не должна быть ниже 50 Гц, чтобы избежать мерцания изображения.
При синусоидальной форме управляющего напряжения скорость горизонтальной развертки изменяется. Из-за этого изображение характеристики будет иметь большую яркость в начале и конце и меньшую - в середине. Чтобы яркость была одинаковой по все длине развертки, необходимо, чтобы Uc было пилообразным или треугольным.
Структурная схема характериографа приведена на рис. 11. Базовая модель состоит из пяти блоков.
- двухполярного источника питания (А1),
- генератора пилообразного напряжения (А2),
- повторителя с парафазным выходом (A3),
- генератора двухполярных треугольных импульсов (А4),
- усилителя с высоковольтным выходом (А5).
Органы управления характериографа:
SA1 - переключение структуры биполярного транзистора (р-п-р/п-р-п) или типа ПТ (р-канал/п-канал),
SA2 - установка типа проверяемых транзисторов (биполярный/полевой),
SA3 - тип затвора ПТ (р-п-переход, индуцированный или встроенный каналы),
SA4 - режимы (показаны на рис 11).
Резисторами R1, R9 производится регулировка тока базы и тока диода, R3, R4, R6-установка напряжения на базе, затворах и коллекторе или стоке проверяемых транзисторов.
Работа устройства. Рассмотрим режим контроля входных и выходных характеристик биполярных транзисторов. Положения переключателей SA2:
- в верхнем по схеме положении, SA4,
- в положении 1 (выходные) или 2 (входные), SA1 - в зависимости от структуры проверяемого транзистора.
Выходные характеристики проверяются в положении 1 SA4. В этом режиме к базе транзистора VTx через резисторы R1, R2 и миллиамперметр РА1 подключается источник постоянного тока. Необходимый ток базы VT)( устанавливается резистором R1 и контролируется прибором РА1. К коллектору VTx с движка резистора R6 через замкнутые контакты SA2 и резистор R5 подается напряжение пилообразной формы, амплитуда которого регулируется резистором R6 Резистор R5 - это нагрузка проверяемого транзистора в цепи коллектора.
Входные характеристики биполярных транзисторов проверяются в положении 2 SA4. При этом пилообразное напряжение с выхода A3 через резистор R6 и контакты SA2 подается на базу транзистора VTx. На коллектор подается напряжение с источника питания А1, регулируемое резистором R3. Величина напряжения контролируется вольтметром PV1. Выходной сигнал снимается с резистора R8.
Puc.12
Проверка характеристик диодов производится в положении 3 SA4. Нагрузкой в цепи диода, с которой снимается выходное напряжение, является резистор R10. Резистор R9 ограничивает величину прямого тока и напряжения через диод VDx. Переключение масштаба при измерении параметров Iобр и Uобр производится диодом VD1. Для отображения характеристик диода используются узлы А4, А5.
Выходные характеристики полевых транзисторов проверяются в положении 4 переключателя SA4 и нижнем по схеме положении тумблера SA2. На затвор ПТ подается напряжение постоянного тока с движка резистора R3. Пилообразное напряжение подается на сток VTx через нагрузочный резистор R11.
Переходные характеристики полевых транзисторов снимаются в положении 5 SA4. При этом на затвор транзистора VTх подается, в зависимости от типа затвора, напряжение пилообразной или двухполярной треугольной формы, переключаемое тумблером SA3. Нагрузка транзистора в этом режиме - резистор R7 В цепь стока подается напряжение, снимаемое с движка резистора R3.
Выходные характеристики двухзатворных ПТ снимаются в положении 6 SA4. Напряжение постоянного тока на затворы снимается с резисторов R3, R4. Резистор R11 - нагрузка в цепи стока.
Переходные характеристики по первому и второму затворам снимаются в положении 7 и 8 переключателя SA4 соответственно. Резистор нагрузки - R7. Переключатель SA4 в этом случае коммутирует источники "пилы" и постоянного напряжения поочередно на первый и второй затворы (рис 9, 10).
С помощью описываемого характериографа можно производить и контроль параметров тиристоров, если дополнить переключатель SA4 еще одним положением и реализовать схему, приведенную на рис 3.
Блоки характериографа. Двухполярный источник питания А1 может быть любой конструкции, и его схема не приводится. Необходимые выходные напряжения-±15 В, ±100 В. Схема генератора пилообразного напряжения А2 показана на рис. 12. Он состоит из порогового устройства на DA1 и интегратора на DA2 Выходное напряжение отрицательной полярности.
с выхода DA1 подается на вход DA2. Конденсатор С1, включенный в цепь ООС, постепенно заряжается. На выходе DA2 формируется линейно нарастающий сигнал. Когда на неинвертирующем входе DA1 будет нулевой потенциал, произойдет его переключение. Выходной сигнал положительной полярности проходит через диод VD1 и разряжает конденсатор С1. Когда конденсатор С1 полностью разрядится, ОУ DA1 вернется в исходное состояние и начнется новый цикл формирования выходного сигнала.
Частота следования импульсов определяется выражением:
f=3/(C1(R3+R4)) (1)
Повторитель выходного сигнала A3 (рис 13) представляет собой два (неинвертирующий - DA1 и инвертирующий - DA2) усилителя с единичным коэффициентом усиления. Узел необходим для развязки выхода ГПН А2 и получения парафазного выходного сигнала.
Puc.13
Генератор биполярных треугольных импульсов А4 (рис 14) состоит из генератора меандра и преобразователя "напряжение/ток" Генератор меандра собран на таймере DA1 Времязадающая цепь R2-C1 управляется выходным напряжением таймера В связи с этим, между источником питания и выводом 3 DA1 включен резистор R1, позволяющий увеличить размах выходного напряжения почти до величины Uп При рекомендуемом номинале резистора R1, резистор R2 должен иметь номинал более 10 к.
Puc.14
Частота выходного сигнала:
f=0,722/(R2*C1) (2)
Выходной сигнал генератора можно снимать с выводов 3 и 7. На транзисторах VT1, VT2 собран биполярный ключ.
Биполярный преобразователь "U/I" выполнен на транзисторах VT3 VT10. К его выходу подключен конденсатор СЗ. В основу данного формирователя положен принцип заряда и разряда конденсатора через генераторы тока.
Один из вариантов построения высоковольтного усилителя показан на рис. 15. К выходу ОУ подключен дополнительный транзисторный усилитель. Поскольку этот усилитель инвертирует сигнал, резисторный делитель в цепи общей ОС подключен к неинвертирующему входу ОУ. Транзисторы VT1, VT3 обеспечивают базовые токи выходных транзисторов, равные
(UB+UD)/R3 (3) где UB - выходное напряжение усилителя, UD=0,7 В.
При отрицательном выходном напряжении усилителя открываются транзисторы VT1, VT2, и выходное напряжение усилителя увеличивается. При Uвх=0 сквозной ток через VT2, VT4 устанавливается резистором R9. Диоды VD3, VD4 ограничивают обратное напряжение смещения эмиттерных переходов транзисторов VT1, VT3 на уровне 0,7 В Коэффициент передачи усилителя Kп=R1/R2. Напряжение питания ОУ задается стабилитронами VD1, VD2 и не должно превышать ±15 В.
Puc.15
Градуировка координатной сетки характериографа может производиться по схеме, приведенной на рис. 1. Вместо диода VDx включается переменный резистор. На левый по схеме вывод резистора R1 подается положительное напряжение около 100 В. Затем, измеряя падение напряжения на резисторе R2 и ток в его цепи, записываем эти значения, одновременно отмечая на осях координатной сетки на экране осциллографа положение луча. Таким образом градуируется ветвь Iпр (Uпр). Ветвь характеристики Iобр (Uобр размечается аналогично при подаче отрицательного напряжения. Отклонение луча по оси "X" определяется подачей напряжения на пластины горизонтального отклонения луча с оцифровкой через определенный интервал относительно центра экрана в левую и правую стороны. Для повышения точности измерений можно сделать специальную накладку на экран осциллографа из прозрачной пленки, на которую нанесена координатная сетка.
Литература.
1 Шило В. Л. Линейные интегральные схемы. - М Советское радио, 1979.
2 Меерсон А. М. Радиоизмерительная техника. -Л Энергия, 1978
3 Горшков Б. И. Радиоэлектронные устройства. - М Радио и связь, 1984
4 Алексеенко А. Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М Радио и связь, 1985
5 Петров А. Азбука транзисторной схемотехники. - Радиолюбитель, 1994, N5, С 22
Радиолюбитель 12/2000, с.25-27.