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发表于 2009-7-13 20:30:03
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J2461型晶体管特性图示仪
J2461型晶体管特性图示仪，是根据教育部《JY6－78》号技术标准的规定和要求而设计的。它是J2458型教学示波器的辅助装置，主要供中等学校实验室测量晶体管使用。其标准定型样机的面板，如图46－1所示。
技术指标
电压极性 正、负
电压峰值 0～50V
电流峰值 200mA
扫描频率 10DHZ／S
功耗限制电阻 0、5Ω、10Ω、50Ω、100Ω、500Ω、1K、5K、10K、50K、100K。
十一档误差 ±10％
阶梯电流技术指标
阶梯极性 正、负
阶梯级数 固定七级
A／级、50μA／级、0．1mA／级、0．2mA／级、0．5mA／级、1mA／级、2mA／级、5mA／级。电流范围 5μA／级、10μA／级、20μ
十档误差 ±10％
阶梯频率 100HZ／S
阶梯零点 连续可调
集电极电流、电压技术指标
集电极电流
0．05mA／格、0．1mA／格、0．2mA／格、0．5mA／格、1mA／格、2mA／格、5mA／格、10mA／格、20mA／格。
九档误差 ±10％
集电极电压
0．1V／格、0．2V／格、0．5V／格、1V／格、2V／格、5V／格。10V／格。
七档误差 ±10％
其他技术指标
输出校准电压：
Y轴 500mVPP ±5％
X轴 500mVpp±5％
外接示波器要求：
Y轴输入灵敏度≤100mV／格 输入电阻1MΩ
X轴输入灵敏度≤100mV／格 输入电阻1MΩ
使用条件：
温度－10℃～＋40℃
相对湿度≤85％（30℃）
使用电源220V±10％50HZ±2
工作时间连续8小时
其他：
功率消耗20VA（满载时）
重量3Kg
外形尺寸250×155×110（mm）3
晶体管的特性曲线可以用逐点测试数据进行描绘
例如，测试三极管的输出特性曲线，测试线路如图46－2。调节RB电阻，确定IB＝IB1，变化电位器W，使Uc从零逐点变化到Ec，记下对应的IC值，可画出IB1时UC、Ic曲线。再调节RB电阻，确定IB＝IB2，逐点测试UC、IC值，可画出在IB2下的UC、IC曲线。如此重复，就可画出三极管在不同IB值时的输出特性曲线簇。
显然，这种测试方法速度太慢，而且在测量极限参数时还易损坏晶体管。如果EC值随时间连续变化，那么Uc与IC也将按特性随时间变化。把变化的UC和IC通过一定线路分别加到示波器水平和垂直输入端，即可在荧光屏上显示出一条输出特性曲线。如果在Ec随时间每变化一次后，IB自动变化一个数值，则可显示出一簇输出特性曲线。这样能瞬间将三极管的输出特性曲线簇显示出来。测试数值在接近极限参数时是瞬时作用的，不会损坏晶体管。
J2461型晶体管特性图示仪工作原理
晶体管特性图示仪就是能自动显示晶体管特性曲线的仪器。J2461型晶体管特性图示仪测试三极管的原理方框图如图46－3所示。阶梯波发生器产生固定七阶的阶梯波电流，每一阶梯代表一定的基极电流值IB。扫描发生器产生100赫正弦半波式脉动变化电压EC，在一个阶梯时间内变化一次，两者对应关系如图46－4。这样，每个阶梯电流时，三极管的集电极电压UC和集电极电流IC将按其特性随时间变化，由集电极电压取样电阻及电流取样电阻取出，送到示波器X及Y输入端，示波器荧光屏上就可显示出三极管的输出特性曲线簇。当示波器的垂直系统和水平系统灵敏度被校准后，就可根据被显示的特性曲线读取被测晶体管的参数。
图46－3中除示波器外。其他各部分组成J2461型晶体管特性图示仪。
集电极扫描电压发生器
电路主要可分为集电极扫描电压发生器、基极阶梯波发生器、电源等三部分。
集电极扫描电压直接采用50赫市电、经全波整流后得到100赫半波正弦脉动电压，线路比较简单。电源变压器B1，将220伏、60赫市电降压后，从3、4、5端引出45伏交流电压，用全波整流得到100赫脉动电压，然后通过大功率三极管BG33组成的射极跟随器输出。W3电位器用来调节输出电压幅度。当电位器向减值方向转时，基极接地，射极跟随器输出为零。当电位器向上调时，输出脉动电压幅度增加。电压极性由K1开关换转。扫描电压经开关K4接入功耗限制电阻，再经测试转换开关K7加到管座A或管座B上。同时从分压电阻R82～R88上取得一定的电压输送到外接示波器X放大器，用作扫描电压显示。
基极阶梯波发生器
电路主要可分为集电极扫描电压发生器、基极阶梯波发生器、电源等三部分。
阶梯波发生器由触发器，阶梯波形成器及阶梯波放大器三部分组成。其方框图如图46－6所示、触发器将50赫正弦电压转换成为100赫正极性窄脉冲。主要由BG3脉冲形成管，BG6倒相放大管组成。来自变压器B1、B12、B13端36伏50赫市电正弦波电压加到BG1、BG2组成的悬浮式全波整流电路，经全波整流得到100赫脉动信号，送到脉冲形成管的基极。只有当脉动信号过零点附近时BG3才通导，其余时间均截止，于是在集电极上可获得100赫正向窄脉冲信号，经C1电容微分后可得到上升时间更快的100赫正负脉冲信号。其正脉冲经BG4削波而消除，负脉冲经BG5放大倒相成为整齐的100赫正脉冲，作为阶梯波形成的触发信号。
阶梯放大器
阶梯波放大器由两级互补的晶体管差动放大器和三级发射极跟随器构成，这一深负反馈放大器的电压增益为1，它能保证输出阶梯波电流从5微安／级到5毫安／级变化时，输出阶梯波电压不变，即保持每一阶梯为一伏。从W1米的阶梯波信号送到第一级差动放大器（BG24，BG25）。而第一级差动放大器的集电极信号又直接送到作为和它互补的第二差动放大器（BG26、BG27）的基极，其中BG26集电极输出信号经过三级射极跟随器BG28、BG29、BG30进行电流放大后，就可以输出足够大的阶梯波电流信号。为了使输出阶梯电压保持每一级为恒定的1伏，因而将输出端信号反馈至第一差动放大级的另一输入端BG25的基极，进行深度负反馈。调节电位器W2可以改变差动放大器的工作点，使得在零阶梯时输出为零电位。
阶梯放大器输出的每级1伏阶梯信号，经过极性转换开关K3可改变输出阶梯波的正负极性。再输送到K6开关，改变不同的串联电阻，可以得到5微安／级～5毫安／级不同的阶梯电流，输送到被测管基极。
阶梯波的形成
波形成电路由三级双稳态电路和各自的电流形成管以及公共的电流叠加管组成。
来自触发器的正脉冲信号加到BG6、BG7组成的第一级双稳态电路。使电路在每一脉冲来到时翻转一次。因而从BG6集电极可得到50赫方波电压。经由C11、R30耦合到电流形成管BG13基极，而在其集电极上得到一反向电流方波。BG6集电极输出的电压又经C5耦合到BG8、BG9组成的第二级双稳态电路，这级双稳态电路输出25赫的方波电压，通过C12、R33耦合到电流形成管BG19，在其集电极上可得到25赫方波电流。BG8集电极输出电压又经C8耦合到BG10、BG11组成第三级双稳态电路，这级双稳态电路输出12．5赫方波电压，经由C13、R36耦合到电流形成管BG20。在其集电极上可得到12．5赫方波电流，精确选择R38为R35的1／2，R35为R32的1／2，可使三个电流方波幅值为1、2、4倍数，而方波的宽度也为1、2、4倍数。这三个电流方波在电流叠加管BG21汇合后就可得到线性良好的七个阶梯波。其具体叠加情况如图46－7所示。电流叠加管BG21形成的阶梯波，经BG22射级跟随器输出。BG23稳压管是将直流电位转换到阶梯波放大器需要的数值，而对阶梯波本身不产生压降。W1为阶梯幅度校准电位器。调节W1可使输出的阶梯波电压达到每一阶梯为1伏，然后送到阶梯波放大器进行放大。
电源
电路主要可分为集电极扫描电压发生器、基极阶梯波发生器、电源等三部分。
电源变压器次级有6个绕组，输出电压分别为～45伏、～18伏、～20伏、～30伏、～6．3伏。其中～45伏、～30伏两级电压用途前已叙述。两组～18伏一组～20伏经桥式整流后输出～15伏、＋15伏直流电压及－10伏、＋10伏、－20伏经稳压管稳压的直流电压，作为阶梯波发生器的直流供电电源。～6．3伏电压供指示灯用，并经BG50双向限幅稳压管限幅后得到近似梯形的电压波。其幅度不受外电压波动影响，保持为12伏峰峰值，经R98、W4分压取出500毫伏电压送到K2、K5开关后输出。
图示仪结构
J2461型晶体管特性图示仪的机箱宽25厘米，高15．5厘米，深11厘米，总重量约3公斤，是一台便携式仪器，正视图见图46－1左视图见图46－8。左视图部分剖开，可以看到机内结构。
机架
机架是一个四方形的结构，架上安装仪器电路全部元器件及连接扎线。它由型框、左右支架、上下撑条等零件组成。型框用XC712－1型铝型材弯成，并经过光亮电氧化处理。其前面固定面板、后面固定左右支架。左右支架构成机架左右两个面，用1毫米厚优质薄钢板制成，并经镀锌钝化。右支架上可固定电源变压器。上下撑条也用薄钢板制成；镀锌钝化，它们固定在左右支架上，构成机架后面。上下撑条上固定印制电路板。
面板
面板上安装了晶体管特性图示仪全部控制旋钮，可分四个部分。右边线框外为指示灯、电源开关，保险丝座及电源插座。上面线框中为测试部分控制旋钮。左边为集电极电流显示开关K2，采用2刀11位KCZ型资质开关，电流取样电阻R53～71装在此开关上。右边为集电极电压显示开关K5，是1刀8位KCZ型瓷质开关，电压取样电阻R32～88装在此开关上。中间为晶体管测试选择开关K7，是2刀3位KCZ型瓷质开关。在它的两边是两只晶体管插座CZ4、CZ5，被测晶体管由此插入。三个输出信号接线柱CZ1、CZ2、CZ3，可将显示信号分别接到示波器Y、X及地接线柱。下面左边线框内为基极阶梯信号部分控制旋钮，没有阶梯极性开关K3，是2刀2位KSZ－2型船形开关阶梯电流控制开关K6，是1刀11位带接线片的KCZ型瓷质开关，阶梯电流调节电阻R51～61装在开关片和接线片间；阶梯调零和核准电位器W1、W2调节孔。下面右边线框内为集电极扫描信号部分控制旋钮，设有扫描信号极性开关K1，是2刀2位KSZ－2型船形开关，功耗限制电阻调节开关K4，是1刀11位KCZ型瓷质开关，功耗限制电阻R72～81装在此开关上，扫描电压调节电位器W2旋钮。
面板用2毫米厚铝板照相腐蚀制板，外表面喷无光灰漆，字符涂无光黑漆。面板固定在机架的型框上。
机箱
仪器机箱用0．8毫米优质薄钢板做成，底部与围框间用点焊焊接。围框上面装有仪器提手，下面装有四只胶木支脚。为了便于仪器能在面板朝上放置时进行测试，底部还有四个支脚。由于仪器功耗较低，整个机箱设有散热孔，采用封闭形式。机箱外表面喷灰色锤纹漆。将它会在机架上后，用螺钉固定于机架型框上。
印制电路板
印制电路板用一块长170毫米，宽120毫米单面复铜板经照相腐蚀制成。仪器主要电路部分元件都装配在这块印制电路板上。图46－9为J2461型仪器的印制电路板图。图中元件在正面，印制线路在反面。扫描电压调整管BG33从散热要求来看可装在机架右支架上，但这样安装管子与地形成的分布电容很大，影响小电流测试。因而设计时将它装在印制电路板上，同时加了一块铝板做的U形散热器。电路板四角用螺钉固定在机架上下撑条上。电路板用扎线和面板上控制元件及电源变压器相连接。
变压器
变压器额定功率为20瓦，采用标准GEIB－19铁芯，叠厚31毫米。绝缘材料用字母A、B、C、M表示。A为0．08毫米厚电喃纸，B为0．5毫米厚绝缘纸板，C为0．05毫米厚电喃纸，M为0．5毫米厚聚脂塑料薄膜。初级与次级间加屏蔽层。扫描电压供电绕组3、4、5与其他绕组间也加屏蔽层以减少干扰。绕组插上铁芯后，用螺钉固紧，经去潮、真空浸渍，以保证良好的绝缘性能。变压器安装在机架的右支架上。
图示仪测试准备工作
J2461型晶体管特性图示仪本机未带显示部分，不能单独使用。必须用J2458型教学示波器、J2459型学生示波器或其他型号示波器配合，才能显示与测试晶体管特性。
测试时，仪器可以直立放置，也可以面板朝上仰放。前者适合示教演示实验，后者对一般晶体管参数测试更方便些。
表46－3
面板控制器名称及代号
放置位置
扫描电压调节W3
反时针旋到底
A管、关、B管K7
关
集电极电流K2
Y校准
集电极电压K5
1V/格
将J2461型图示仪面板上接示波器的三个接线柱用屏蔽线分别接到J2458型或J2459型示波器Y输入、X输入及地接线柱。示波器输入耦合开关放到“DC”、衰减开关放到“1”、扫描范围开关放到“外X”。图示仪面板各控制旋钮按表46－3放置，没有提到的控制旋钮可以任意放置。将两台仪器都插上电源，打开电源开关预热几分钟。
J2461型晶体管特性图示仪示波器垂直放大器灵敏度校准
为了保证测量准确，测试前必须对示波器和图示仪进行校准工作。校准的电源电压应调到220伏，在以后的测试时，也应保证电源电压为220伏。但如果作一般定性观察和示教演示，就不必对电源电压要求过严，保持220伏±10％即可。
示波器垂直放大器灵敏度校准。J2461型晶体管特性图示仪要求与它配合的示波器垂直放大器灵敏度为100毫伏／格，因而测试前必须对示波器进行校准。校准采用图示仪输出的“500mVpp”校准电压。按准备工作步骤将仪器开机预热十分钟，待仪器工作正常后，示波器荧光屏垂直方向显示出一条直线，调节示波器Y增益旋钮，使直线长度恰为5格，示波器垂直放大器的灵敏度就被校准好了。在以后测量中，Y增益旋钮就不能再转动，否则需要重新校准。
J2461型晶体管特性图示仪阶梯信号校准及阶梯调零
将图示仪面板上集电极电流开关扳到“阶梯校准”位置，这时可以在示波器荧光屏垂直方向看到八个亮点，用起子调面板上阶梯信号校准电位器，使每个亮点间准确地为一格，八个亮点共七格。扳动阶梯信号极性开关，这时八个亮点应以X轴对称变动，但零阶梯的位置应不变，即正极性最下面一个亮点位置与负极性最上面一个亮点位置重合。如达不到要求，可调节面板上调零电位器来满足要求。调零满足要求后，应再看一看阶梯校准有无变动。由于两者互相有影响，往往要反复调节几次才能达到要求。但一般图示仪出厂时，阶梯校准与阶梯调零都已调好，差别不会很大。
J2461型晶体管特性图示仪示波器水平放大器灵敏度校准
J2461型图示仪要求与它配合的示波器水平放大器灵敏度也应为100毫伏／格，测试前必须对示波器水平放大器进行校准。将图示仪集电极电流开关放到“20mA／格”，集电极电压开关放到“X校准”档，这时图示仪将“500mVPP”校准信号送到示波器X输入端，在荧光屏X方向可以看到一条横线，调节X增益旋钮，使横线长度恰为5格，示波器水平放大器灵敏度就被校准好了。在以后测量中，X增益旋钮就不能再转动，否则需要重新校准。
经过以上校准后，图示仪就可以进行晶体管特性测试。
J2461型晶体管特性图示仪二极管2AP9的测试
对于各种类型的二极管，只要其参数在J2461型图示仪量程以内，都可以进行测试。现举例说明。
2AP9是普通点接触二极管，一般用在频率100兆赫以内的无线电电子设备中，作检波、整流、限幅使用。其正向伏安特性测试步骤如下：
表46－4
控制旋钮名称及代号
放置位置
正向特性
负向特性
扫描信号极性K1
＋
－
电压调节W3
反时针旋到底
反针针旋到底
集电极电压K5
0．1伏／格
0．1伏／格
集电极电流K1
1mA /格
0．05 mA /格
功耗限制电阻K4
500Ω
5kΩ
A管、关、B管K7
A管
A管
J2461型图示仪面板各控制旋钮按表46－4正向特性要求放置。将2AP9二极管正脚插入晶体管插座C插孔，负脚插入E插孔。慢慢地顺时针转动扫描电压调节旋钮W5，加大扫描电压，并适当移动示波器“↓↑”、“ ”旋钮，荧光屏上就可显示出二极管的正向伏安特性曲线如图46－10。正向特性曲线测试后，欲测负向特性曲线，则先将A管、关、B管开关放到“关”。J2461型图示仪面板各控制旋钮接表46－4负向特性要求放置。慢慢加大扫描电压，适当移动示波器“↓↑”、“”旋钮，荧光屏上就可显示出二极管的负向特性曲线如图46－11。
从图46－3三极管测试原理方框图中可以看出，集电极分压电阻中流过的电流也和被测电流一起，反映在电流取样电阻中，此电流数值为集电极电压除以分压电阻值。分压电阻数值较大，约为580千欧，流过的电流较小，对电流为毫安级以上正向特性测试，可以忽略。但对负向特性测试，由于反向电流数值较小，就必须考虑此数值，否则就会带来较大的测试误差。如图46－11。中A点电流读数为80微安，取样电阻流过的电流10伏／580千欧＝17微安，因而该点反向电流为80－17＝63微安。
二极管2CZ82A的测试
2CZ82A硅半导体整流二极管，原来型号为2CP10，用于电源部分的整流。其正向伏安特性测试时，图示仪面板控制器按表46－5放置，将被测二极管正极插入晶体管插座C插孔，负极插入E插孔，慢慢地顺时针转动扫描电压调节旋钮，加大扫描电压，示波管荧光屏上就可显示出2CZ82A正向伏安特性曲线如图46－12所示。从图可以看到，当正向电压小于0．6伏时，正向电流很小。当正向电压大于0．6伏时，正向电流迅速增大。当电流达到额定正向整流100毫安时，对应的正向电压降VF应当小于手册规定的数值1．5伏。
表46－5
控制旋钮名称及代号
放置位置
扫描信号极性K1
＋
电压调节W3
反时针旋到底
集电极电压K5
0．2伏／格
集电极电流K1
20mA /格
功耗限制电阻K4
5Ω
A管、关、B管K7
A管
硅二极管的反向电流很小，例如2CZ82A反向漏电流小于5微安，因而用J2461型图示仪测硅二极管的反向伏安特性，一般是测不出来的。
图示仪稳压二极管2CW74的测试
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楼主|
发表于 2009-7-13 20:31:52
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发表于 2009-7-13 23:16:50
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IP卡
狗仔卡
我虽然 没有，但想请教个问题，如何把基极阶梯信号 由电流转变成 电压啊 ？？
