关于《晶体管直流参数测试仪》一文问题解答

🏠 首页 《无线电》杂志 1985年 🔗 第10期 🔗 第32页 分类:制作实验 🔗 谭维纲 🔗

本刊1984年第8期刊出我写的《晶体管直流参数测试仪》一文后,因为它电路简单、功能较多、价格便宜,很适合无线电业余爱好者及一些无线电修理人员需要,所以受到读者欢迎。本文就一年来读者在制作与使用当中提出的一些共性问题进行一些解答。

1.原电路高压发生器部分,如果一时找不到0.1μF电容器,能否用0.022μF或0.01μF的电容器代替C\(_{1}\)及C3?

答:高压发生器的振荡频率较高,C\(_{1}\)和C2可在0.01~0.22μF范围内任意选取,只要耐压足够高即可。值得注意的是,C\(_{1}\)和C3应取容量相等的,否则串联电容上的电压分配不均匀,可能会击穿电容器。当C\(_{1}\)和C2取值较大时,测试仪测量反向击穿电压以后可能会充上较多的电荷,久久不能将电荷放掉。如果此时不小心碰在被测管集电极座上,可能会被电击一下;如果C\(_{1}\)和C3取值较小,则不会产生电击现象,但C\(_{1}\)、C3不能取值太小,不能小于0.01μF,否则高压1000伏档要受些影响。C\(_{2}\)的容量不能小于0.1μF。经测试,大多数合格的标称耐压为400V或630V的CZM、CZJ、CJ、CL电容器,其实际耐压均可达1000伏以上,因此C1、C\(_{3}\)可使用此种类型的电容器代用。

2.我在自行绕制高压发生器的线圈时,经多次试验,均不能获得1000伏以上高压。次级第Ⅲ组线圈圈数加到800匝,电压仍只有700~800伏,这是什么原因?

答:高压发生器是本测试仪制作中的关键部位,要注意制作工艺,才能达到好的效果。制作中可注意如下几点:

①高压发生器的振荡频率较高,约为12~18KHz,线圈的分布电容,分布电感、漏电感等对高压发生器的工作状态影响非常大。一般说来,线圈Ⅰ、Ⅱ的圈数少些,分布参数的影响则也小些,因此,Ⅰ、Ⅱ线包可用绕制一般50Hz电源变压器的方法制作,只要保证Ⅰ和Ⅱ之间有三层电容纸绝缘即可。线圈Ⅲ的绕制方法很关键,应绕制得松散一些,用间绕法效果很好,但这种方法工艺复杂,也比较费事。比较实用的方法是采用疏——密——疏的绕法。比如一层要绕35匝,那么可先疏绕8匝(间隔不要十分一致),再密绕(平绕)20匝,然后再疏绕7匝,而且上、下两层之间应该是密绕与疏绕相对应。层间垫三层电容器纸,一是为了绝缘,二是为了减小分布电容。线圈Ⅲ的总圈数是22+320=342匝,在22匝处抽头就是50伏输出。实验证明,线圈Ⅲ绕到450匝以上时,输出电压便不随圈数的增加而增加了,反而会随圈数数的增加而降低,甚至完全改变高压发生器的工作状态,损坏振荡三极管,这是由于分布电容的增加,加重了振荡器的负载。如果绕组Ⅰ和Ⅱ的同名端弄错了,振荡器不起振,还可能损坏三极管。如果Ⅰ与Ⅱ的同名端是对的,但Ⅲ的同名端搞反了,则输出电压很低,此时低压约10~20伏,高压约100~300伏,遇到这种情况,应首先检查同名端是否正确。

②三极管BG和整流二极管D\(_{1}\)、D2不合要求,也可能引起输出电压不够。对振荡管BG的要求是BV\(_{ceo}\)>65V,Vces<0.5V(I\(_{c}\)=30mA),对它的hFE要求不高,只要求I\(_{c}\)=250mA时,hFE>20即可。有的读者所使用三极管的BV\(_{ceo}\)仅有40伏,这种三极管虽然也能使振荡器工作,但输出高压仅会有700~900V,而且三极管本身极易损坏。BG除可采用3DG12外,只要能满足要求,3DD15、DD03、DD01、3DK4、3DK9、2G960、D401等管也可使用。其中有的管虽是“大材小用”,但电路可靠性更高。

D\(_{1}\)和D2,尤其是D\(_{1}\),对1000V高压有很大影响,D1一定要选用高频高压二极管(比如ZDG型),若单个耐压不够时,可用2~3个串联起来充当D\(_{1}\),只要总耐压达到2000V即可。普遍整流二极管,即使反向耐压较高(比如ZCP20),由于PN结的结电容较大,直接加重了高压发生器的交流回路的负载,也会造成1000V高压上不去。

③有的读者问高压发生器的磁芯K\(_{26}\)能否用别的型号代用,实践证明,K30、K\(_{22}\)均可代用,代用后线圈圈数应分别减少和增加20%。磁芯的初始导磁率要求不高,导磁率为1000或2000的均可采用。另外,E7型铁氧体磁芯也可以用,但线圈圈数要改变:其中Ⅰ绕65匝,Ⅱ绕30匝,Ⅲ绕65+1000匝,线径不变。

④原机器电路图中的R\(_{24}\)的阻值可在0.5~5.1Ω范围内调整,R25可在470Ω~1.8KΩ范围内调整,以满足不同参数的BG的要求,只要保证总电流为110~130mA,高压输出大于1200伏即可。

3.原文中对高压发生器的电路原理分析得较简单,能否再详细讲一讲?

图1
图1 🔍原图 (476×1055)

答:图1是高压发生器电路中晶体管BG的各极的电流、电压波形及线圈Ⅲ的电压波形,假设在t\(_{1}\)时按下K4,电源正极通过限流电阻R\(_{25}\)→BG基极B→BG发射极E→R24→电源负极,构成一个回路。这一初始i\(_{b}\)经BG放大,并经线圈Ⅰ、Ⅱ之间的耦合,使ic逐渐增大,增大的i\(_{c}\)又使ib不断增加,这一正反馈过程一直要进行到时间t\(_{2}\)。在t2时刻,i\(_{c}\)足够大,使线圈Ⅰ所产生的磁场的磁感应强度足以使铁氧体磁芯饱和,即磁感应强度不随ib的增加而增加,这样一来,使线圈Ⅱ中的感应电压等于零,这就使i\(_{b}\)突然下降,导致ic突然下降。i\(_{c}\)突然下降时,由于线圈Ⅰ的自感作用,产生很高的反向电压(见图1中Uc波形)。由于线圈Ⅰ、Ⅱ之间的互感作用,这个反向电压又加速了i\(_{b}\)迅速等于零的过程,这个转折点就是t2时刻。U\(_{c}\)反向电压的产生实际上是线圈Ⅰ的磁场能量转化为电场能量,随着磁场能量的逐渐减小(因为ic已等于零,磁场能量无处补充),U\(_{c}\)反向脉冲电压只能维持到t3时刻,这时磁场能量已全部转换为电能。U\(_{c}\)下降,导致Ub反向电压也减小,直到U\(_{b}\)反向电压减小到电源E通过R25对晶体管的基极B开始供电,于是上述的过程又开始重复进行,这就形成了一个非正弦性的周期振荡。经实测,i\(_{CM}\)=300~400mA比较大,因此所选晶体管的VCES值必需小于0.5V。

4.测试仪表安装完毕后,怎样进行校检?

答:在业余条件下,可用比较高级一点的万用表(如500型万用表或数字万用表)作为标准表来进行校准作。校准时,测试仪需使用6V、1.5A稳压电源供电。原文中已讲过,在测h\(_{FE}\)时,表头M与电阻R9~R\(_{13}\)构成满度值为2.5、10、50、250、1000mA的电流表,可将标准万用表的电流档与之串联(即将万用表串在被测管的C极与管座的C孔之间),然后实际测量hFE各档,进行比较,只要两表读数误差不超过±2.5%,就可认为是准确的。如果发现某一档不准确,就要调整相应的电阻。例如:250mA档不准确,而其它档位都比较准确时,应主要调整R\(_{12}\)。为了检查hFE各档位I\(_{b}\)的大小,还要将标准表串联在被测管基极与管座的B孔之间,进行实地测试。各档的基极电流应分别为0.025、0.1、0.5,2.5、10mA,读数误差不能超过±9%。如果误差太大,则应调试相应的电阻(R1~R\(_{8}\))。应注意的是,基极回路里串联万用表后,基极电流应比实际值小些,这是因为万用表的电流档上有零点几伏的电压降。

对于V\(_{ces}\)档和BVceo档,则应分别校准表头M与相应的电阻构成的2.5V、50V、1000V电压档。可将标准万用表并联在被测管的C、E极两端,进行实测,直接校准。如果发现某一档不准,则应更换相应的电阻(R\(_{21}\)、R22、R\(_{23}\)),对于Vces档,还要将标准表串联在被测管的集电极回路,测量各档的集电极电流,看看是否符合要求。还应将表串联在被测管的基极回路,看看各档的基极电流是否符合要求(I\(_{b}\) =1/10·Ic)。值得注意的是,上述两种情况中,当串入万用表后,电流数值都要减小一些。

5.原文讲到该测试仪能提供1A和1000V的测试条件,那么能不能利用高压发生器的振荡电压点燃220V、15W的黑光灯?

答:1A和1000V并不是指的同一档位。1A是针对h\(_{FE}\)档和Vces档而言的,此时电压仅有6V;1000V是针对BV\(_{ceo}\)而言的,电流仅能提供不到2mA。因此根本不能带动大负载。

6.为了便于给晶体管配对,能否将测试仪改成可以比较两管参数的测试仪?

答:完全可以。只要在电路上再加一只K\(_{6}\)(6×2拨动开关,两组当一组用)开关即可。另外还应加一套被测管管座,电路见图2。

图2
图2 🔍原图 (585×451)

7.为什么电池用一段时间后,测试仪读数就不准确了?

答:测试仪在测大功率管时,消耗电流较大,可达1A或更大一些。如果经常测大功率管,电池则用得较快,内阻会增大。测试仪各档是按6V设计的,电压低落后就测不准了。解决办法是自己再另组装一个6V、1.5A稳压电源,电池仅作为临时选购晶体管时用。图3是一个简单6V、1.5A稳压电源电路,可供参考。

图3
图3 🔍原图 (822×282)

8.如何利用手头的万用表的表头安装一个测试仪?

答:如果你手头有一只万用表,那么万用表电路不必改动,仅利用其小电流档,从万用表的+、-表笔插孔处引出两线代替测试仪的表头“M”即可。各种万用表的一些具体改装参数见附表。

图4
图4 🔍原图 (893×585)

9.据了解该测试仪在应用上有一些变通方法,原文没有讲,请能举例补充说明。

答:下面举几例:①测试3CG23的BV\(_{ceo}\)。3CG23的BVceo往往大于50V,用测试仪的BV\(_{ceo}\)50V档测不出具体有多大,而BVceo1000V档是专门针对NPN型晶体管而设置的。测3CG23时,可将它的C、E脚分别插入被测管座的E、C孔,K\(_{2}\)仍置于NPN,K1在1000V位置,按动K\(_{4}\),表头读数即是3CG23的BVceo。

②利用测试仪观察晶体管(h\(_{FE}\)值)的线性度。利用此测试仪看晶体管的线性度虽不及JT—1图示仪那么直观,但也能看出个大概来。以DD01为例,可测Ic=2.5、10、50、250、1000mA时各档的h\(_{FE}\),再加以比较,除了Ic=2.5mA档外,其它档位的h\(_{FE}\)相差不到±20%时,可认为线性还可以。

③粗略判断电视机高放管、中放管有无正向AGC特性。电视机高频头的高放级及第一、第二级中放(少数电视机的第二、第三级中放,如牡丹31H1型)需要有正向AGC特性。可用测试仪的h\(_{FE}\)的Ic=2.5mA和I\(_{c}\)=10mA档来判断。如果Ic=10mA的h\(_{FE}\)比Ic=2.5mA时的h\(_{FE}\)小(10~50)%,则可确定该管有正向AGC特性。差别越大,则正向AGC特性越好。上述情况是针对hFE值较大的管子而言的,比如h\(_{FE}\)=70~100(Ic=2.5mA)。如果h\(_{FE}\)太小,比如hFE=20(I\(_{c}\)=2.5mA),则应比较Ic=10mA和I\(_{c}\)=50mA的hFE,后者比前者小(10~50)%,则可认为该管有正向AGC特性。

④利用1000V高压测绝缘。可以从测试仪的被测管座E、C两端引出1000V电压(K\(_{1}\)置于BVceo的1000伏档,K\(_{2}\)置于NPN,按下K4,就有1000伏电压输出)。利用这个电压可测电源变压器的组间绝缘程度。如果变压器质量不好,就会被击穿或严重漏电,这都可以从测试仪的表头上显示出来。还可以用这个电压测试电容器的耐压以及其它元件的绝缘程度,使用起来比摇表方便得多。

⑤测试高压硅堆。高压硅堆实际上是由许多硅二极管串联而成的。测试仪虽然不能测出它的反向击穿电压(1万伏以上),但可以测量它的正向压降。高压硅堆正向压降的大小,是高压硅一项很重要的参数。压降太大,管子工作过程中容易发热,甚至损坏。这项指标用万用表无法测量,如果用本测试仪的BV\(_{ceo}\)50伏档,就能很方便地测试出来。如果用该测试仪测得硅堆的反向击穿电压小于1000V,则说明硅堆已损坏。

最后说明一下:1984年第8期所刊登的该测试仪的文章中,图1中R8不应与K\(_{1-3}\)的第10接点相连,图中画错了,请更正过来。原图4中R8的连接方法是对的。(谭维纲)