电子测量技术课程设计

电子测量技术课程设计内容摘要：

来观察被测管的各种极限特性。 28. 极性按键：极性的选择取决于被测管的特性。 29. 测试台：其结构如图 A24 所示。 图 A24 XJ4810 型半导体管特性图示仪测试台 30. 测试选择按键： ⑴ “左”、“右”、“二簇”：可以在测试时任选左右两个被测管的特性，当置于“二簇”时，即通 过电子开关自动地交替显示左右二簇特性曲线，此时“级 /簇”应置适当位置，以利于观察。 二簇特性曲线比较时，请不要误按单簇按键。 ⑵ “零电压”键：按下此键用于调整阶梯信号的起始级在零电平的位置，见（ 22）项。 ⑶ “零电流”键：按下此键时被测管的基极处于开路状态，即能测量 ICEO特性。 3 32. 左右测试插孔：插上专用插座（随机附件），可测试 F F2 型管座的功率晶体管。 3 3。 36. 二极管反向漏电流专用插孔（接地端）。 在仪器右侧板上分布有图 A25 所示的旋钮和端子： 图 A25 XJ4810 型半导体管特性图示仪右侧板 37. 二簇移位旋钮：在二簇显示时，可改变右簇曲线的位置，更方便于配对晶体管各种参数的比较。 38. Y 轴信号输入： Y 轴选择开关置外接时， Y 轴信号由此插座输入。 39. X 轴信号输入： X 轴选择开关置外接时， X 轴信号由此插座输入。 40. 校准信号输出端： 1V、。 三 ． 整机 组成 简述 （制作人：何海清） XJ4810 型大功率晶本管特性图 示仪的电原理图由八部分组成： 1．主电源供给 2．集电极扫描发生器 ３．阶梯波发生器 ４．阶梯波放大器 ５．Ｘ轴、Ｙ轴放大器 ６．高频高压电源及示波管控制电路７．偏转作用开关 ８．测试选择开关 外接 220V 50HZ 电源提供了主电源变压器的初级交流电压，主电源变压器次级绕组电压经整流、滤波和稳压后提供了＋ 150V，177。 100V，177。 12V 等各组直流电压。 外接 220V 50HZ电源通过自耦调压器提供了集电极扫描变压器的初级电压，在其次级得到三组对称的交流电压，经整流输出 10V、 100V、 500V三组脉动的扫描电压，由峰值电压范围开关选择不同的输出档级，并且利用自耦调压器的调压作用，使输出电压从０到该档级所规定的最高电压，且连续可调。 由极性转换开关控制扫描电压的极性，经功耗限制电阻加到被测晶体管的集电极。 来自主电源变压器 50V绕组的 50HZ 电压，经过触发脉冲形成电路，形成了阶梯信号的触发脉冲，通过级／秒开关的控制可输出 100Hz 或 200HZ 的触发脉冲，触发脉冲输入阶梯形成电路，在输出端形成阶梯信号，该阶梯信号根据需要由级／簇电位器在０～１０级内调节。 阶梯信号进入阶梯放大器的输入端，经过放大 与极性转换，便能根据需要输出各种不同的阶梯电压和电流，由于阶梯反馈放大器的特殊功能，输出阶梯电压及电流不受负载变化的影响，再通过零电流，正常阶梯输出和零电压开关控制以不同形式送至被测晶体管的基极。 Ｙ轴和Ｘ轴偏转作用开关，将被测晶体管电压和电流取样送入Ｘ、Ｙ放大器。 Ｘ轴和Ｙ轴放大器是高输入阻抗的偏转放大器，它将被测晶体管的电压或电流进行放大并加至示波管的偏转板上，在示波管荧光屏上，准确显现被测管的特性曲线。 示波管电路由高频高压电路及示波管控制电路组成。 高频高压电路提供了示波管的阴极，调制极，加速极及其它 电极所需的电压，控制电路使示波管能够有一个合适的消隐、并使辉度、聚焦、辅助聚焦得到控制。 ： 主电源为整机提供 +150V，177。 100V，177。 12V电压，阶梯放大器用的 — 15V，+25V电压，高频高压用的 +15V电压以及示波管用的灯丝电源等。 １．＋ 150V和 +100V稳压源： 由变压器 1T1次级输出的 160V 交流电压经 1V1~4组成的桥式电路整流，并经 1C1滤波后送至串联调整回路的输入端。 1V5~12组成串联型稳压电路。 当输出电压变化时，由于 1V8~10稳压管的稳压作用，将这种变化全部传递到1V11基极，而由取样电阻的分压，部分传递到 1V12的基极。 经 1V11， 12组成的分差放大电路进行比较放大之后，送到推动管 1V6基极，控制串联调整管 1V5的Ｃ、Ｅ间电压的变化，从而实现对输出电压的稳压。 ＋ 150V电压经过 1R21降压后，得到＋ 100V电压。 1V 1R4 组成过流保护电路，当电流过载时，１Ｒ 4 两端的压降使１Ｖ 7 的eb 结正偏而导通，从而控制了推动管和调整管的基极电流，起到过流保护作用。 1Ｒ 31为＋１５０Ｖ输出电压调节电位器。 ２．177。 １２Ｖ稳压电源 这两组串联型稳压电源电路结构与 150V相似。 ＋ 12V和－ 12V电源分别由1V14～ 1V23和 1V24～ 1V33组成。 1V18和 1V28为串联调整管， 1V2 23， 1V3 33为分差放大管， 1V19， 1V29为推动管， 1V20， 1V30为过流保护管， 1V21和 1V31为温度稳定性较好的稳压管，作为两组电源的基准电压。 1R3 1R33分别为两组电源的输出电压调节电位器，两组电源均以＋ 150V作为分差放大器的辅助电源。 ３．－ 100V、－ 15V、＋ 15V、＋ 25V电源。 － 100V 电源由 1V34～ 1V37桥式电路整流， IC8 滤波及 1V45~48 串联稳压而 得到。 供给阶梯波放大器用的＋ 25V、－ 15V来稳压直流电源分别由 1V39和 1V49～1V52进行桥式整流及电容 1C 1C11滤波后而得到。 供给高频高压用的＋ 15V 未稳压直流电源是由 1V53～ 1V56 桥式整流和 1C12电容滤波后而得到。 扫描电源主要由调压器 3T1，扫描变压器 3T2，高压扫描变压器 3T3及整流二极管 3V1～ 3V4， 3V6等组成。 电路方框图如图１： 图１ 扫描电源方框图 50HZ， 220V 的交流市电经调压器 3T1 后送入扫描变压器 3T2 的初级，通过调节 3T1 即能改变 3T2 次级绕组输出电压。 3T2 次级具有三组对称的绕组，由扫描峰值电压范围开关进行选择，分别输出０～ 10V，０～ 100V，０～ 500V 的扫描电压。 经过功耗限制电阻送至被测管集电极。 扫描电源极性由扫描极性开关转换。 功耗限制电阻开关用来变换串联在被测管集电极回路的电阻值，以限制其最大输出电流。 当峰值范围开关置于５ＫＶ时，２２０ Ｖ～ 交流市电经调压器送入高压扫描变压器，其次级输出经半波整流送至二端被测器件的“＋”测试端，调节调压器可使输出半波脉动电压峰值在０～ 5000V范围内变化。 当峰值 范围开关置于 10V 时，Ｙ轴开关置２～ 20A／ div 各档时，仪器可输出大电流，其通道由 3K1~4继电器提供，电流取样电阻为 5R46，由于 3R5的存在，大电流将不会通过峰值范围开关、极性开关及功耗电阻开关，其时功耗电阻将为零。 由于集电极电压输出端对地存在着分布电容，将形成电容性电流，在取样电阻上产生压降，从而造成测量上的误差。 为了减少容性电流，在扫描电路中设置了容性电流电流平衡电路，由 3R2３Ｒ 27 及电位器３Ｒ 28～３Ｒ 31组成分压电路，其分压经３Ｖ 10，３Ｖ 11跟随后再经３Ｃ 1对电流取样电阻输出平衡电 流，其方向与容性电流刚好相反，因而能够互相补偿。 调节时，扫描５００档，极性“＋”时，调节３Ｒ 31，极性“－”时，调节３Ｒ 30，扫描１０Ｖ档，极性 “＋ ”时，调节３ R29，极性“－”时，调节３Ｒ 28。 图２ 容性电流平衡电路原理图 阶梯信号发生器由触发脉冲形成电路，阶梯发生器电路组成，其方框简图如图３所示。 图３ 阶梯信号发生器方框图 触发脉冲形成电路： 来自电源变压器 1Ｔ 1 次级绕组５０Ｖ电压，经过 6C 6R6 6C 6R62组成的移相网络，分别送到分 割负载倒相器 6V 6V2的基极，调节 6R62可使输入的信号与集电极与扫描信号同相，调节 6R61 则可使输入信号与上述信号相位相差９０176。 6V 6V2 组成的分割负载倒相器，在其集电极、发射极二个相同的阻值的负载上分别输出幅度相同、相位相反的信号，并分别送至 6V 6V 6V6V6，经削波后分别送至 6V 6V8的基极，再经放大和混合后形成 200ＨＺ脉冲信号，再经 6V9 射极跟随及 6V 6V11 分差放大后得到一组幅度相等的脉冲，经 6V12跟随后作为触发脉冲输出。 ６Ｓ 1 组成的级／秒开关，可将 6V7 的基极接地，迫使该管停止工作，从而使触发脉冲的频率由 200ＨＺ变成 100ＨＺ。 阶梯发生器： 阶梯（形成电路）发生器由 6V13～ 6V19组成，阶梯级数控制电路由 6V20～6V26组成。 来自跟随器 6V12的正向脉冲通过 6V14向电容 6C14充电，由于 6V1 6V16组成复合跟随电路有极高的输入阻抗，使 6C14充电而得的幅度保持恒定，而 6V16V16的复合跟随器又具有极低的输出阻抗，供阶梯放大器输入之用。 由于在 6V15基极所形成的阶梯幅度每级为５Ｖ，为了使在整个阶梯形成的过程中 6V1 6V16V18 的集电极、发射极之间的电压不变，因此由 6V1 6V17 组成了自动升压电路，使 6V1 6V1 6V18三个集电极电压随着输出阶梯的上升而升高。 为了使每级５Ｖ的１０级阶梯保持良好的线性，已形成的阶梯信号又通过 6V1 6V13 反馈至 6V14“＋”端，这样既保持了良好的线性，又取得了较大的幅度，形成的阶梯由 6V16发射极输出。 形成的阶梯供输出外，还通过 6R3 6R3 6R64组成的分压电路，送至 6V20基极，经跟随后至 6V23基极， 6V2 6V24组成施密特电路，在阶梯形成过程中，6V23 截 止， 6V24 导通，因此 6V24 集电极处于低电平，通过 6V25 跟随后使 6V26一直处于截止状态，从而保证了 6C14 所形成的阶梯不分流，随着 6V23基极由于阶梯的输入逐级升高，当高至一定的电平时， 6V23 导通， 6V24 截止， 6V24 集电极处于高电平， 6V26导通，因此 6C14将通过 6R4 6V26放电， 6C14上的电压下跌一级以后， 6V23的导通状态本来无法维持，但由于其时可通过 6C17获得偏流，因而能继续保持导通，直到 6C14上的电压下跌到起始状态为止，然后，由于 6C17的充电电流减小， 6V23 基极电压下降 ，施密特电路再次翻转， 6V23 截止， 6V24导通，因而使 6V26截止，于是第一簇阶梯结束，第二簇阶梯重又开始。 ６Ｒ 65 为级／簇电位器，通过调节６Ｖ 24 的基极电平从而改变施密特电路的阀值电平，达到级／簇调节目的。 阶梯作用由 6C1 6C22及开关６Ｓ ６Ｓ 3等进行控制。 当６Ｓ 2开关由“重复”到“关”时， 6V22发射极被接上＋ 12V电压，此时 6V22导通，使 6V23也处导通状态，因此 6C14上无法形成阶梯，当６Ｓ 2开关置“关”，６Ｓ 3开关置“单簇”时，－ 12V 通过 6C17 产生一负脉冲使施密特电路翻转，阶梯 形成电路开始工作，待一簇阶梯形成后，施密特电路再翻转，电路又处于“关”状态。 单稳态6V3 34被回扫脉冲触发后可延发 6V26的导通时间，使第一次阶跃不能形成阶梯，使 10 级下每簇曲线的图形保持一致，有利于图象的稳定。 来自阶梯信号发生器的阶梯信号还不能直接作为被测晶体管的基极注入信号，为此通过阶梯放大器进行电流放大及反馈网路后，使阶梯信号可以成为阶梯极性可根据需要进行转换，并且不受负载变化影响的恒定阶梯电流或恒定阶梯电压。 阶梯放大器由分差放大器ＴＶ１－２，电流放大器ＴＶ３－６，所组成的功率 放大部分和由 7V1 7 组成的反馈放大网路二部分组成。 整个放大器的电压总增益为１，而电流增益可达数千倍左右。 由阶梯信号发生器来的每级５Ｖ的阶梯信号，经由７Ｒ２、７Ｒ３组成的５：１分压后，输入至７Ｖ１、２所组成的分差放大器的输入端，然后再继续经过７Ｖ３、４、５三级电流放大后，通过阶梯电流取样电阻７Ｒ３３－５０作为被测晶体管的输入电流源，当７Ｓ２置于Ｖ／级时，通过 7R47～ 50 作为被测晶体管的输入电压源。 为了使输出的阶梯电流或电压能够保持恒定，不受被测器件输入电阻的影响，将射极输出器输出的电压信号直 接馈送于分差放大器一管的基极，从而使输出的阶梯电流或阶梯电压保持了恒定。 阶梯放大器输出的阶梯信号分正、负两种，由极性开关７Ｓ１进行转换，电位器７Ｒ６７为阶梯零点调节电位器。 四 ． 晶体管特性的图示方法 （制作人：刘洪彬） 逐点测量 法 测量晶体三极管伏安特性。