晶体管、场效应管在路检测仪

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在路测量是随着半导体电路的广泛应用而发展起来的一种测试技术。所谓在路测量(又叫在线测量)就是指被测试的晶体管或元件无需从其电路板上焊下,就可以检测出其参数或判别其好坏。在路测量减少了拆焊元器件的麻烦。

本文介绍的晶体管、场效应管在路检测仪是“好”、“坏”判别型的。尽管不能给出测试数据,在使用中有其固有的限制,但是不用焊下电路板上的管子,就可以快速判断出管子的好、坏,这在晶体管电路维修工作中还是极为方便的。

仪器性能

仪器面板见图1。表盘上标有“Huai”、“Hao”(汉语拼音),分别表示“坏区”、“好区”。这两个区域下面的数字,测漏电流时用。开关K\(_{1}\)有两个位置,当置于“检测”位置时,用于检查管子的好坏;当置于“漏电流”位置时,用来测量管子的漏电流。选择开关K3是用来判断管型的。波段开关K\(_{2}\)见图2,它有6档,每档都有涂上红(R)、灰(G)、蓝(B)三色次序不同的三个颜色块,它和旋柄上标注的 E(S)、B(G)、C(D)分别代表发射机(源极)、基极(栅极)、集电极(漏极)字母相配合,以判别管脚。色块上方标有各种漏电流的名称。测试夹三条引线分别为红、灰、蓝三种颜色。

图1
图1 🔍原图 (474×495)
图2
图2 🔍原图 (448×404)

测量时,被测电路应断电。将测试夹任意接入电路板上被测管的三个管脚。在K\(_{3}\)的两种位置时,旋转K2,如在某一档时,表针进入“Hao”区,则判明该管是好的。此时K\(_{3}\)的位置指出了该管管型(NPN型或PNP型)。并可由K2的位置来判明被测管的管脚。判断方法如下:K\(_{2}\)上方三种色块的颜色与测试夹引线的颜色相一致并与旋钮上所刻E、B、C(或S、G、D)的顺序相对应,由管脚所接测试线的颜色即可知被测管的管脚。例如:当K3在NPN位置时,K\(_{2}\)旋至第2档时表针进入“Hao”区,则此时可知被测晶体管为NPN型。第二档色块颜色(从上向下)为蓝、灰、红且与旋柄上E、B、C相对应,可知,与测试夹蓝线相接的管脚为发射极、灰线接的是基极,红线接的是集电极。

当开关K\(_{1}\)置于“漏电流”位置时,可用于外路(管脚应从电路板上焊下来)测量晶体管的6种漏电流即IBEO、I\(_{EBO}\)、IBCO、I\(_{CEO}\)、ICBO、I\(_{ECO}\)。测试时,将测试夹引线按K2第1档上色块颜色的顺序即灰线接发射极,蓝线接基极、红线接集电极,然后将K\(_{3}\)置于与被测管管型一致的位置,旋动K2,在K\(_{2}\)的6个档位置时,分别由表头微安刻度的刻度盘上读出6种漏电流数值。

开关K\(_{1}\)置于“漏电流”位置,尚可检查二极管的好坏。检查时,将测试夹的灰色、蓝色引线接在电路板外的二极管的管脚上。如果二极管是好的,则在波段开关K2的第1、第2档位置时,表针的指示为一大一小,这时可由测试线的颜色来区分二极管的极性。例如,K\(_{2}\)在第1档位时,表针偏转比K2在第二档位时大,K\(_{3}\)在NPN位置,可以判断出,白色引线接的是二极管的正极。

由于上述测量均在低电压下进行,所以不会损坏被测管。对于大、中功率管也可以进行判断及测试。

工作原理

仪器的电路见图3。被测管管脚由测试夹接入,经开关K\(_{2}\)组合成6种可能的接法送至测试端E、B、C。由于被测管接成共发射极电路(对于场效应管接成共源极电路),当基极输入交流信号时,集电极输出的信号与输入信号反相。如果把送至基极的输入信号经过放大后送至异或门的一个输入端,而把被测管集电极的输出信号放大后送至异或门的另一个输入端。那么只有当加在异或门上的这两个输入信号反相时,异或门才有输出。异或门的输出由表头指示,若指示在好区,判明被测管是好的。

图3
图3 🔍原图 (1085×963)

运算放大器IC\(_{1}\)组成1000HZ方波振荡器。方波信号经BG\(_{1}\)、BG2组成的推挽射极跟随器送至被测管的基极,同时,此信号经电容C\(_{3}\)送至运算放大器IC2的反相输入端。

被测管集电极经电阻R\(_{1}\)0、R11接至集电极偏压电源,由K\(_{3}\)选择电源极性。如果被测管是好的,则在其集电极将有与输入信号反相的1000HZ方波信号输出,此输出信号经电容C\(_{4}\)送至IC3放大器的反相输入端。

IC\(_{3}\)放大器的输出信号经R19、二极管D\(_{2}\)组成的削波电路后送至异或门IC4的输入端“12”。同时,IC\(_{2}\)放大器的输出信号经R18、D\(_{1}\)组成的削波电路后送至异或门的另一个输入端“10”。由于“10”端与“12”端的输入信号正好反相,所以异或门具有一定电平的输出信号。输出信号经过R20、C\(_{7}\)组成的积分电路后,经表头电路检出,表针进入好区,判明待测管是好的。积分电路的设置是为了消除由于两个门输入信号间的相位差而在门输出信号中形成的窄脉冲。

由于场效应管漏极信号较门信号为小,故设计时取IC\(_{3}\)的放大倍数(为15)较IC2放大倍数(取为10)为大,以使其有足够幅度的信号送至异或门输入端。

由电阻R\(_{8}\)将方波输入信号的一部分(取为输入信号的1/10)送至输出放大器IC3,以便当被测管开路或输入端空载时,保证异或门输入端仍有同相输入信号,使门电路无输出,表头无指示。而检测时,由于集电极输出的反相信号大于这部分信号,异或门有输出,表头有指示。

图中所示的开关K\(_{1}\)的各刀位置(K1A~K\(_{1F}\))为检查管子好坏的情况。

检测漏电流时,开关K\(_{3}\)选择测试偏压的极性,偏压电压为4伏,由偏压源及分压电阻R23、R\(_{24}\)决定。二极管D5~D\(_{8}\)桥路电路,在偏压电源极性倒换时,使表头电路极性不变。由于6种漏电流的数值分布范围大,由几微安至3毫安。为简化开关设置,电流表不设量程开关,利用稳压管DW的正向特性作为表头可变分路电阻,组成特殊扩展量程电路,使100微安以下的量程得以扩展,分度疏而清楚;而100微安至3毫安的分度逐渐密集。电源电路见图4。

图4
图4 🔍原图 (555×269)

安装调试

电路安装好以后,调整顺序如下:

表头的调整:表头为85C1型。制作时,可先用一张剪成月牙状的透明涤纶薄膜,把原表盘的分度描下来,留作校表时用。然后去掉原表盘上的刻度,按图5画上“好”、“坏”区及刻上10、30、50、60……1K、2K,3K(单位为微安)等字样,将新绘制好的表盘装上表头,再用透明胶纸将画好刻度的涤纶薄膜复粘在表盘上,注意将两端之刻度边线分别对齐。

图5
图5 🔍原图 (746×456)

校表:断开电源,将K\(_{1}\)置于“漏电流”位置,把由万用表和电流源组成的电流校验装置的输出端接在图3电路中的G、H点(表头电路与电桥电路被断开)。当电流源给出1mA电流时,调W5,使表针指原表盘刻度“40”处,给出3mA电流时,调W\(_{4}\),使表针指在原表盘刻度“50”处。这两点要反复调准。然后分别给出10μA、20μA、30μA、40μA,调W3,使表针对准原表盘刻度“4”、“8”、“12”、“16”点。

上述各点调准后,电流源分别给出10、30……3000μA的电流,在表针所指位置,标上记号,并以墨线画出长、短分度线,新的表盘就算描绘好,将各电位器锁紧。然后取下校准用的那张刻度纸。

电路板调整:将图3所示的电路上的R\(_{7}\)、R8之间的电路断开,从示波器观测BG\(_{1}\)、BG2发射极输出的1000赫方波信号,幅度应为3V\(_{P}\)-P。再将断开点接通。不接入测试夹,检查表针指示位置,通过调整电路上的电位器W1、W\(_{2}\),使表针指“0”,若表针不指“0”,最多也不要超过半个格。接入待测的晶体管,再调W1、W\(_{2}\),使方波波形最好,然后锁紧电位器。

电源部分的调整较简单,断开W\(_{6}\)的一端串入电流表,调W6,使电源空载时输出电流为60毫安,V\(_{CC}\)、VEE分别为±5.8伏(±0.4伏),就算调好。

说明

1.此仪器只能反映被测管有无放大倍数,不能反映放大倍数的大小。由于漏电流增大等原因造成晶体管β值下降至很小时,表针仍会进入“Hao”区,这时可拆下被测管,再用“漏电流”档测试漏电流之大小,以作进一步判断。

2.对于有反向β之晶体管,在波段开关K\(_{2}\)的两个档位(E、C调换之两档),表针均会进入“Hao”区。此时只能判定该管为好管,但不能区分E、C管脚。

3.被测管所在的电路是多种多样的,本仪器有一定的电路适用范围。如果被测晶体管B、C极间接入大于20微法的电容或小于100欧姆的电阻,或E、C极间接入大电容的电路,由于电路造成的相移较大,仪器将发生误判(好管被判为坏管)。(北京电视机厂 孙国瑜)