Нобелевская - за «кошачьи усики»
(Окончание. Начало в № 8 1998)
Анализируя представленную на рис. 1 принципиальную электрическую схему "Бетамера" - самодельного прибора для современных полупроводниковых триодов (а измеряемые параметры у большинства из них намного выше, чем у появившегося полвека назад "усилительного кристалла с тонкими электродами - "кошачьими усиками", создатели которого удостоены Нобелевской премии), нельзя не отметить, что транзисторы VT1 и VT3 включены здесь как диоды смещения. Причем оба, фиксируя потенциалы баз VT2 и VT4, обеспечивают и надежную, не зависящую от "сюрпризов" температуры работу генераторов стабильных токов (ГСТ+ и ГСТ-). А благодаря введению в схему "Бетамера" резисторов R2, R6 с соответствующими номиналами удается к тому же достичь экономных токов открывания для VT1 и VT3, равных 0,12 мА.
Наилучшие результаты (по точности и стабильности работы) получаются при использовании в ГСТ интегральных пар транзисторов (полупроводниковых матриц). Например, когда в качестве VT1-VT2 применены однокристальные сборки p-n-p (2ТС3103 или КТС3103), а в роли VT3-VT4 выступает матричная n-p-n (К159НТ1). Но вполне приемлемы другие микросхемы-наборы транзисторов.
Можно также составить пары из дискретных полупроводниковых триодов. Правда, точность работы у ГСТ с такими элементами будет меньше, чем у интегральных аналогов (но снижение, как показывает практика, не выходит за пятипроцентный допуск).
При подборе дискретных пар предпочтение следует отдавать экземплярам, имеющим металлический корпус. Например, таким, как КТ3102 (n-p-n) и КТ3108 (p-n-p). Причем для уменьшения "дрейфа электрических параметров" целесообразно корпусы работающих в паре триодов склеивать друг с другом, предусмотрительно проложив между ними изоляцию.
В схемах обоих ГСТ присутствуют светодиоды VD1 и VD2. Их назначение: во-первых, стабилизировать потенциал смещения для транзисторных пар; во-вторых, обеспечивать самоиндикацию того, какой из ГСТ в данный момент включен (то есть что за тип "полупроводника" испытывается). Ведь каждый из используемых здесь светодиодов АЛС307А(Б) способен "держать" Ucт на уровне 1,5-1,8 В. К тому же при минимуме тока (1 мА) - давать вполне удовлетворительное свечение.
Для подключения к прибору испытуемых транзисторов и "прозваниваемых" полупроводниковых диодов служат четыре измерительных провода с зажимами типа "микрокрокодил" в защитном чехле. А чтобы никто не смог перепутать "специализацию" каждого из них, применена цветная маркировка. В частности, виниловая изоляция провода "коллектор" и защитный чехол зажима для подсоединения одноименного электрода транзистора VTn - красные; все, что относится к базе испытуемого полупроводникового триода, - белое, а к эмиттеру - синее или зеленое. У провода с зажимом для "прозвонки" диодов и полевых транзисторов отличительным кодом является черный цвет.
Коммутатором полярности при работе с транзисторами n-p-n или p-n-p в приборе служит ползунковый переключатель S3 типа ПД4-1 (до недавнего времени такие использовались в отечественных карманных приемниках для перехода с одного диапазона радиоволн на другой). В качестве S2, изменяющего пределы измерений, на которые рассчитан "Бетамер", подойдет П2К с фиксацией, а в роли выключателя S1 - микротумблер МТ1.
Электрическая часть "Бетамера" собрана на внутренней стороне передней панели размером 130x75 мм, выпиленной из 3-мм фанеры (рис. 2). Центральное место здесь, конечно же, занимает РА1 (М476, доработанный по методике, изложенной в первой части публикации). Крепление измерительной головки - клеевое, с выводом стрелки и шкалы на лицевую сторону панели. Ниже РА1 располагаются светодиоды, коммутационные устройства S1, S3 и выводы измерительных проводов с зажимом "микрокрокодил", для которых в передней панели выполняются соответствующие отверстия.
В правом верхнем углу (если смотреть со стороны монтажа) размещается переключатель S2 (крепится с помощью уголкового алюминиевого кронштейна, "посаженного" на клей) для пределов измерений от В<=1000 до В<=100; а почти вся левая часть панели отдана гальванической батарее GB1, состоящей из трех элементов с общим напряжением 4,5 В.
Поскольку расход энергии у "Бетамера" незначительный, то частой замены источника электропитания не требуется (особенно экономичны AAA Energizer). Значит, для соединения элементов в батарею можно использовать пайку. Но перед этим их следует обернуть скотчем или изолентой, вложить в коробчатую жестяную скобу (вырезанную из кофейной банки), а замок-стяжку припаять или просто загнуть и прижать, чтобы получился компактный, удобный для приклеивания к передней панели энергетический узел.
Теперь о монтажной плате. Делать ее печатной и компактной вряд ли целесообразно. Особенно начинающему радиолюбителю, да еще перед неминуемой калибровкой обоих ГСТ, при которой придется корпеть над точным подбором резисторов R3*, R4*, (R7*, R8*). Как свидетельствует практика, предпочтение следует отдавать простейшей плато-кассете. Изготавливаемая из листа текстолита толщиной 0,5 мм (с расчерченными на его поверхности квадратными ячейками 2,5x2,5 мм, в углах которых просверлены отверстия диаметром 1 мм), она окажется весьма удобной, емкой и вместе с тем достаточно просторной дня поочередного размещения и распайки радиоэлектронных компонентов схемы (рис. 3).
Чтобы исключить неурядицы при подсоединении такой платы к другим деталям и узлам, все отходящие от нее проводники необходимо промаркировать. Например, снабдить биркой с указанием порядкового номера каждый провод или место подключения. С той же целью желательно наклеить на боковые плоскости многосекционного переключателя S3 полоски бумаги с разметкой от S3.А до S3.E. Неплохо также перед окончательным монтажом прибора свести все маркировочные данные в таблицу, которая может пригодиться в дальнейшем.
Монтировать генераторы стабильных токов надо на плате поочередно. Затем переходить к калибровке ГСТ в каждом из диапазонов работы "Бетамера", определяемом переключателем S2, подбирая и уточняя номиналы резисторов R3*, R4*, (R7*, R8*). При этом в качестве юстировочной нагрузки следует использовать прецизионные (допустимое отклонение параметров от паспортных данных не должно превышать +-1 %) резисторы номиналами 1 МОм и 100 кОм.
Подсоединив такой резистор к измерительным выводам - проводам "база" и "эмиттер", добиваются, чтобы падение напряжения на нем при протекании "калибровочного" тока 1 мкА (10 мкА), измеренное образцовым цифровым трехдекадным вольтметром с паспортным значением входного сопротивления 20 МОм, составляло 950 мВ (995 мВ). Подстраивать номиналы резисторов R3*, R4*, R7* и R8* надежнее всего методом параллельных и последовательных "доносков". Добившись калибровки 1 мкА и 10 мкА, общее сопротивление каждого "сборного" резистора надо замерить "цифровиком", а затем подыскать (для замены при окончательной сборке прибора) одиночный резистор соответствующего номинала.
Смонтированную на передней панели и тщательно отлаженную конструкцию следует установить в коробчатый корпус, выполненный из 2-мм фанеры с использованием четырех крепежных косяков и клея "Мастер" или "Спрут". При этом следует учесть, что прочность и долговечность клееного шва повышаются, если в течение всего периода полимеризации клея соединяемые детали остаются плотно прижатыми друг к другу (с помощью струбцин). При комнатной температуре ни это уходит сутки - двое. И еще одна особенность: считающийся универсальным популярный клей "Момент" здесь, к сожалению, неприемлем: сделанные с его помощью швы со временем становятся хрупкими.
Готовый корпус надо зачистить мелкозернистой наждачной бумагой, покрыть морилкой (или акварелью любого цвета), хорошо просушить и нанести несколько слоев лака НЦ.
Тщательно сделанный прибор будет и выглядеть изящно, и работать безотказно. Значения Бета-параметра, определенные дня одного и того же экземпляра VTn при разных положениях переключателя S2, должны совпадать, благо начало обеих шкал у стрелочного индикатора выверенное и "растянутое".
Как показывает практика, погрешности измерений в большинстве случаев не выходят за вполне допустимый 10-процентный уровень. Исключение составляют лишь некоторые типы германиевых транзисторов. Ток утечки Iут у них на уровне 1 мкА. Вычитаясь из штатного базового I - 10 мкА в ходе работы "Бетамера", он-то и приводит к снижению кучности шкалы В<=100. Правда, значения Бета-параметра у германиевых биполярных триодов, как правило, не очень велики, так что небольшое превышение погрешности измерения над стандартными +- 10% можно считать вполне нормальным. Впрочем, мощные Ge-транзисторы проверять этим прибором нельзя.
Кремниевые биполярные триоды КТ практически любых серий имеют ток утечки Iут но более 1 нА, а потому сколько-нибудь значимого увеличения погрешности при измерениях Бета-параметра не наблюдается. Все, как говорится, в пределах нормы, и это явный плюс.
Несомненным достоинством рассматриваемой конструкции является также возможность использования прибора для "прозвонки" полупроводниковых диодов, выпрямительных "столбиков", светодиодов и им подобных элементов электро- и радиотехники. Надо лишь перевести S3 в положение "n-p-n" (тогда зеленый провод станет нулевым), присоединить к "плюсу" испытуемого полупроводника черный провод, а к "минусу" зеленый. По отклонению стрелки индикатора можно объективно судить о величине прямого тока, проходящего через проверяемый элемент. Для типового диода это менее 1 мА, что не представляет никакой опасности. Перевод S3 в положение "p-n-p" приводит к смене полярности подключения испытуемой детали. Показания стрелочного индикатора изменится и для хорошего полупроводникового вентиля станут практически нулевыми.
Отрадно отметить, что среди запланированных возможностей самодельного прибора предусмотрена также проверка полевых транзисторов. Правда, придется довольствоваться лишь испытаниями по крайне упрощенной схеме, чтобы удостовериться, работает ли данный "полевик" или налицо явный отказ?
Не отличается сложностью и сама методика проведения такого рода испытаний. Подключив сток n-канального полевого транзистора к черному проводу, а исток к зеленому (режим "n-p-n"), прикасаются рукой к выводу VT "затвор". Если "полевик" исправен, то должен появляться и исчезать ток стока, в чем убеждаются по отклонению стрелки индикатора. Аналогичным образом поступают, когда приходится иметь дело с VTn (p-каналом), но сами испытания проводят уже в режиме "p-n-p".
И наконец, последнее. Характеристики самодельного прибора "Бетамер" можно существенно улучшить, используя вместо штатного стрелочного индикатора цифровой вольтметр с прецизионным резистором на входных клеммах, номинал которого 1 кОм +- 1%. Каждый милливольт падения напряжения на таком резисторе будет соответствовать "единичке" Бета-параметpa, поэтому для шкалы "В<=1000" надо использовать отсчет напряжения 1000 В, а для "В<=100" - 100 В.
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема самодельного прибора для измерения Бета-параметра биполярных транзисторов и прозвонки полупроводниковых диодов, "полевиков", светодиодов и других элементов электро- и радиотехники
Рис. 2. Расположение деталей и узлов на внутренней стороне передней панели (условные обозначения - согласно принципиальной электрической схеме "Бетамера")
Рис. 3. Плата-кассета с элементами монтажа
Рис. 4. Корпус из фанеры и крепление передней панели с собранным прибором:
1 - стенка верхняя (окна - по месту установки кнопочного переключателя диапазонов измерении); 2 - панель задняя; 3 - косяк (древесина, 4 шт.); 4 - боковина; 5 - стенка нижняя; 6 - панель передняя с выполненным монтажом; 7 - винт-саморез (4 шт.); 8 - провод измерительный с зажимом "микрокрокодил" (4 шт.); а - заготовка для получения крепежных косяков
Исследовательская ракета Taurus-Tomahawk <Предыдущая | Следующая> Советы со всего света |
---|