示波器兼晶体管图示仪

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如果你有一台示波器,再给它配上这里介绍的简单电路,就可以用示波器来观测晶体管的特性曲线了。下面介绍一下这个附加电路。

工作原理

我们知道,晶体管的特性曲线是对应一定的基极电流,I\(_{c}\)随Uce的变化规律。为了能用示波器来显示这特性曲线,一是使示波器上的光点沿水平方向的运动与被测管的U\(_{ce}\)成正比,二是光点沿垂直方向的运动与被测管的1c成正比。由于光点的运动是与偏转板上的电压成正比的,所以我们可以把一个锯齿波电压加到c、e极间,让U\(_{ce}\)周期性地从零逐渐变大,并且把这个电压加到示波器的水平(X)偏转板上,这样光点沿水平方向的运动就与Uce成正比了。同时,在被测管的集电极电路串入一个电阻,从这个电阻上取出与I\(_{C}\)成正比的电压,并将此电压送到示波器的垂直(Y)偏转板上。这样示波器上就能显示出一条特性曲线了。为了取得一簇特性曲线,在被测管的基极再加入阶梯电压。为此我们设计了图1电路。

图1中,BG\(_{1}\)、BG2、R\(_{1}\)~R4、C\(_{1}\)~C2等组成多谐振荡器,通过选择电路参数使输出方波的上升时间大于暂稳态的维持时间,即2.3R\(_{4}\)C2>0.7R\(_{2}\)C1,BG\(_{2}\)的集电极就能输出锯齿波电压,这个锯齿波电压经R5加至BG\(_{6}\)的基极,经BG6电流放大后,由BG\(_{6}\)的发射极输出。这时BG6发射极到“0”端的电压波形为锯齿波。“X”端到“地”端的电压(即被测管的U\(_{ce}\))应是Ue6与U\(_{R7}\)之差,仍是一个锯齿波。

图1
图1 🔍原图 (1437×640)

BG\(_{3}\)~BG5、C\(_{3}\)、C4等组成阶梯波发生器。当BG\(_{2}\)截止时,它的集电极为高电位,这时电源通过R4、D的正向电阻对C\(_{3}\)充电,当BG2导通时,它的集电极为低电位,C\(_{3}\)通过BG2、BG\(_{3}\)发射结放电,BG3导通,这时电源通过BG\(_{3}\)给C4充电。因C\(_{4}\)上电压不能突跳,所以BG4的发射极电位(对“0”端)突然升高。而在BG\(_{2}\)截止期间,C4因无放电回路,其上电压基本上维持不变,所以BG\(_{4}\)的发射极电位也基本上不变,这就形成了第一个阶梯电压。当BG2再次导通时,C\(_{4}\)又充电,但因其上原来已有一电压,所以BG4的发射极电压较第一个阶梯电压低,但BG\(_{2}\)再次截止时,C4仍不放电,得到第二个阶梯电压。重复上述过程,可得到一组阶梯波电压。由于这个阶梯波是逐级下降的,当BG\(_{4}\)的发射极电压下降到接近Ue3时,C\(_{3}\)放电,使BG4导通,由于正反馈作用,BG\(_{5}\)也导通,C4通过 BG\(_{4}\)、BG5迅速放电,完成阶梯波的一个周期。此阶梯信号经R\(_{8}\)加至被测管的基极。若把图中X、Y、地接至示波器,则屏幕上显示出被测管的一簇特性曲线。

安装与使用

本电路无特殊的元器件,安装无误一般都能正常工作。印制板见图2所示(1:1)。

图2
图2 🔍原图 (527×948)

由于扫描电源及阶梯波的极性所限,图1电路仅适用于测NPN管。如欲测PNP管,图中各管极性应反之。为了方便,制作时可同时作两块电路板,以便测PNP和NPN管用。

本装置显示的特性曲线由右而左(与专业图示仪相反),当然这也可以通过改变X轴极性使图象从右向左。

图中所示的C\(_{3}\)、C4值可显示出8根电流曲线,读者可以根据需要选取适当的C\(_{8}\)、C4值。

该电路的接地点不和电源的任一端相连,而X轴输入端直接与电源相连,因此选用供电电源时较为方便。(寇松尧)