《晶體管特性圖示儀》的制作之01：前言

ID:97023 · 發表于 2020-12-3 22:16

本帖最后由 ztzp 于 2020-12-3 22:20 編輯

　　我從1970年上初中起，認識晶體管已有幾十年了，以前由于條件所限，只能通過萬用表再附加一些簡單的電路，測試晶體管的諸如“擊穿電壓：VCE0”、“穿透電流：ICE0”、“放大倍數：β”等關鍵的參數，其它參數就無能為力了。
　　而《晶體管特性圖示儀》是屬于高大上的東西，以前見不到、摸不著，也買不起，連想都不敢想。
　　這是我收集的成品圖示儀的部分圖片，平時就靠看這些圖片過過眼癮：

　　現在電子工業發展日新月異，電子元件價格低廉，自己的技術水平也逐年提高，為自己制作《晶體管特性圖示儀》創造了可能。
　　成品《晶體管特性圖示儀》一般都包含顯示部分，而自制的就把這部分省略了，而用示波器來代替，這樣業余制作就簡單多了。
　　在其它論壇，發現一位老師（網名：HQPOS）設計的可供業余制作的《晶體管特性圖示儀》，很有參考價值，電路原理圖如下：

　　看到電路原理圖，覺得不復雜，就動了自己制作的心思。花了幾天時間，逐步地熟悉了它的原理，再加上正在學習“Multisim 14”，我不能空對空的學習吧？我就以這個項目為契機，展開了“Multisim 14”的學習實踐，所有關鍵電路都仿真成功后，自然而然地要實際制作了。
　　這幾年，電子制作我都喜歡用“洞洞板”，甚至迷上了洞洞板，買了很多各種規格的洞洞板放在家里用，《晶體管特性圖示儀》我也是采用洞洞板來制作的。

　　在實踐中體會到，要用好洞洞板也不是件容易的事情，我是用“LochMaster 4.0”來進行洞洞板布線設計的。
　　電路焊接完成后，你總得為它制作一個機箱吧？就算買成品機箱，你也要設計面板吧，我一般都是用“CorelDRAW 12”來進行機箱和面板的平面設計的。
　　因此，《晶體管特性圖示儀》的制作，我一共用了三個軟件來輔助設計：
　　1、Multisim 14，原理圖繪制與仿真；
　　2、LochMaster 4.0，洞洞板電路布線設計；
　　3、CorelDRAW 12，機箱和面板布局設計。
　　計算機輔助設計在各行各業的應用已經有幾十年的歷史了，我在使用計算機的這二十多年中，不管做什么事，也是盡可能地使用計算機來輔助設計，雖然開始有點麻煩，而一旦掌握這些軟件，真的是如虎添翼，正所謂磨刀不誤砍材工。以下是我在制作《晶體管特性圖示儀》過程中設計的部分圖紙，供大家欣賞。

　　《晶體管特性圖示儀》從2016-10動工，到2017-12完工，歷時一年多，這中間各種原因導至10個月有余處于停工狀態，個中原因在后面詳敘。
　　《晶體管特性圖示儀》雖然在3年前就制作完成了，但都沒時間整理資料，當時只是拍了些照片，由于制作過程繁瑣，有些地方都已記不得了，只好一邊看圖片一邊回憶，逐步地寫出整個制作過程。所以，我不可能一篇文章就把整個過程表述完成。
　　退休在家幾年，看似沒有事情，其實很忙，每天得鍛煉一下身體，還得輔助媳婦做做家務，還得在女兒忙不過來的時候幫她接孩子放學，所以只有晚上的時間才真正屬于我。
　　整理這些制作資料，我也會抓緊時間進行，我準備整理好一篇就發一篇，今天先發第一篇，就叫前言吧。

ID:332444 · 發表于 2020-12-4 08:51

按先賢中醫養生之道作息,11-5點休息自然起得早身體好中醫養生之道另一個就是常欲微勞,就是做點家務比如洗碗養花清潔掃除等,莫以為那都是女人干的活,男人坐著看電視,所以,女人大多長壽.

ID:332444 · 發表于 2020-12-4 09:00

不錯,期待下文

ID:97554 · 發表于 2020-12-4 11:31

對下文很是期待，樓主加油！看似不常用的儀器，實際的價值很高。

ID:155507 · 發表于 2020-12-5 22:04

我制作這個簡單但有效的晶體管特性圖示儀。

該晶體管特性圖示儀僅使用6個晶體管，并在X-Y模式下在示波器上產生漂亮的曲線顯示。而且，甚至使用哪個晶體管來構建它都沒有關系！我首先將其構建在面包板上，并且效果很好！與某些曲線追蹤器不同，被測試的組件不會變熱。這個小電路的簡單性和有效性給我留下了深刻的印象，并且由于我沒有在這里看到它，所以我想與你們分享。

這是電路：

該電路可以處理各種組件，NPN晶體管（雙極結型晶體管），二極管等。但是，它不適用于FET晶體管，例如Jfet，P或N溝道MOSFET等。你可以構建此電路的PNP版本。有關說明，請參見本文的底部。如你所見，非常簡單的設計。如果愿意，你可以將T1和T2形成的方波發生器替換為NE555方波發生器（如果要小心輸入電壓，則不要炸毀555并確保其占空比）。方波為50％）。我已經嘗試過使用555，但是在數字示波器上，這些線比基于晶體管的方波發生器要粗一些。該芯片似乎更嘈雜。（但是，如果使用模擬示波器，你將不會遇到此問題。）但是，優點是你可以使用555輕松調整頻率。這使你可以更好地控制走線的外觀。請注意，我只在試驗板上進行了測試，因此，如果為它構建PCB，則可能會產生更好的結果。跡線從右到左顯示，這是正常圖形顯示的錯誤方式，但是你可以通過反轉示波器上的X通道來更改它。但是，大多數模擬示波器都不允許你反轉X通道，通常只能反轉Y通道，因此你只需要習慣一下即可。這樣的簡單設計就是你所得到的。（PNP版本的圖形要求你反轉示波器上的Y通道（通道2），因此在幾乎所有示波器上看起來都是正常的。）

TUT是被測晶體管，TUN代表通用晶體管NPN，TUP代表通用晶體管PNP，DUG代表通用鍺二極管。我為二極管使用了AA119，但是如果你沒有鍺，也可以使用肖特基二極管。我用1N5819嘗試過，效果也一樣。對于NPN，我用的是2N3904（我也嘗試過BC547，它也同樣適用），對于TUP，我用了BC559。我把它們全部放在面包板上，它就像一個魅力。

電路圖建議電源電壓為6伏，但我將其與10伏一起使用，我覺得效果更好。你可以毫無問題地將電壓調高到15伏。我沒有嘗試過高于15V的電壓，但我認為電壓僅受電路中使用的晶體管的限制，較高的電源電壓會為你提供有關被測晶體管的更多數據。關于功耗：它幾乎不使用任何電源。在6伏時，它消耗4.8 mAmps 的電流，而在15伏時，則消耗11.8 mAmps 的電流。相當于0.177瓦。

屏幕上顯示的跡線數量由C5和C4之比確定，可以通過更改C4的值來改變。不要更改C5，因為那樣會改變走線的長度。使用2N3904作為測試晶體管，使用68nF電容器，我在屏幕上得到5條跡線，而使用82nF，則得到6條跡線。如果你改變電源電壓，它也會改變。如果將電壓調高到一定值以上，則根據被測晶體管的類型，你可能會失去走線。例如，在測試AC187的情況下，如果電壓超過11.4伏，則顯示從5條跡線變為4條跡線。順便說一句，如果你要短路該東西并且它不再起作用，那么最好的選擇是替換T4和T5，它們是第一個被燒毀的。相信我，我從經驗中發言^ ____ ^

以下是將Rigol DS1054Z設置為X-Y模式以獲得最佳曲線顯示的一些技巧：
1.將探頭放在直流耦合上，以便可以使用示波器的光標測量電壓。
2.將兩個探頭的帶寬限制設置為20MHz
3.反轉通道1探針。
4.將水平時間軸設置為2.00mSec / Div
5.將兩個探針都設置為1x乘法（并且不要忘記將示波器也設置為1x）
1倍會使你的線更清晰，但如果要進行測量，最好將探頭置于10倍，以減少示波器阻抗對電路中電阻的影響。
6.將通道1（X）設置為1伏/格
7.將通道2（Y）設置為500 mVolt / Division
8.進入“獲取”菜單，并將“內存深度”設置為60K

這提供了一個很好的起點

構建此電路的PNP版本的
你需要將NPN晶體管換成PNP，將PNP晶體管T5換成NPN的，反轉二極管（DUG）和電容器C6的極性，并且別忘了切換電源連接！然后，在示波器上，你需要反轉通道2（Y通道），僅此而已。
要是讓你的想象力插上翅膀瘋狂起來，我相信你可以構建一個比在TB上刊登廣告的許多國產品都要好的測試儀。

這是PNP版本的修訂電路原理圖：

ID:97023 · 發表于 2020-12-6 19:48

angmall 發表于 2020-12-5 22:04
我制作這個簡單但有效的晶體管特性圖示儀。

該晶體管特性圖示儀僅使用6個晶體管，并在X-Y模式下在示波器 ...

謝謝提了這么多寶貴的建議。
特別是用數字示波器配合“圖示儀”，顯示晶體管的輸出特性曲線這部分，數字示波器的設置。
我也有一臺DS1054的示波器，當時制作“圖示儀”時，在數字示波器上只顯示如下的圖形：

因為知道數字示波器是采樣來合成的圖像的，所以一度認為是否數字示波器無法采集“輸出特性曲線”這種復雜的“非周期性”的圖形，為此，我還專門買了一臺“模擬示波器”來顯示“圖示儀”的曲線。直到看到你的回復，按照你的提示，我才重新用我的這臺數字示波器配合“圖示儀”，終于顯示出了久違的“輸出特性曲線”了。

對于你提供的這個簡易的圖示儀，我會抽時間做來玩玩，還是先仿真，再制作。

ID:588772 · 發表于 2020-12-8 14:26

樓主是個有夢想的人，不把夢想帶到另一個世界。

ID:592779 · 發表于 2023-6-2 03:05

我也打算做一個了

ID:36173 · 發表于 2024-1-4 17:15

樓主真厲害，敢想、敢做、做得好！

ID:1064915 · 發表于 2024-1-8 21:13

1970年上初中，老前輩了，敬仰

ID:963310 · 發表于 2024-3-8 08:48

樓主制作成功了嗎？

ID:292281 · 發表于 2024-5-4 22:53

復雜，不過很藝術

ID:1123024 · 發表于 2024-5-30 20:26

樓主真厲害，敢想、敢做、做得好

ID:325646 · 發表于 2024-6-6 20:52

實際的價值很高

ID:970121 · 發表于 2025-4-8 17:21

學習了，正想整一個來玩玩呢！

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