《晶体管特性图示仪》的制作之01：前言

ID:97023 · 发表于 2020-12-3 22:16

本帖最后由 ztzp 于 2020-12-3 22:20 编辑

　　我从1970年上初中起，认识晶体管已有几十年了，以前由于条件所限，只能通过万用表再附加一些简单的电路，测试晶体管的诸如“击穿电压：VCE0”、“穿透电流：ICE0”、“放大倍数：β”等关键的参数，其它参数就无能为力了。
　　而《晶体管特性图示仪》是属于高大上的东西，以前见不到、摸不着，也买不起，连想都不敢想。
　　这是我收集的成品图示仪的部分图片，平时就靠看这些图片过过眼瘾：

　　现在电子工业发展日新月异，电子元件价格低廉，自己的技术水平也逐年提高，为自己制作《晶体管特性图示仪》创造了可能。
　　成品《晶体管特性图示仪》一般都包含显示部分，而自制的就把这部分省略了，而用示波器来代替，这样业余制作就简单多了。
　　在其它论坛，发现一位老师（网名：HQPOS）设计的可供业余制作的《晶体管特性图示仪》，很有参考价值，电路原理图如下：

　　看到电路原理图，觉得不复杂，就动了自己制作的心思。花了几天时间，逐步地熟悉了它的原理，再加上正在学习“Multisim 14”，我不能空对空的学习吧？我就以这个项目为契机，展开了“Multisim 14”的学习实践，所有关键电路都仿真成功后，自然而然地要实际制作了。
　　这几年，电子制作我都喜欢用“洞洞板”，甚至迷上了洞洞板，买了很多各种规格的洞洞板放在家里用，《晶体管特性图示仪》我也是采用洞洞板来制作的。

　　在实践中体会到，要用好洞洞板也不是件容易的事情，我是用“LochMaster 4.0”来进行洞洞板布线设计的。
　　电路焊接完成后，你总得为它制作一个机箱吧？就算买成品机箱，你也要设计面板吧，我一般都是用“CorelDRAW 12”来进行机箱和面板的平面设计的。
　　因此，《晶体管特性图示仪》的制作，我一共用了三个软件来辅助设计：
　　1、Multisim 14，原理图绘制与仿真；
　　2、LochMaster 4.0，洞洞板电路布线设计；
　　3、CorelDRAW 12，机箱和面板布局设计。
　　计算机辅助设计在各行各业的应用已经有几十年的历史了，我在使用计算机的这二十多年中，不管做什么事，也是尽可能地使用计算机来辅助设计，虽然开始有点麻烦，而一旦掌握这些软件，真的是如虎添翼，正所谓磨刀不误砍材工。以下是我在制作《晶体管特性图示仪》过程中设计的部分图纸，供大家欣赏。

　　《晶体管特性图示仪》从2016-10动工，到2017-12完工，历时一年多，这中间各种原因导至10个月有余处于停工状态，个中原因在后面详叙。
　　《晶体管特性图示仪》虽然在3年前就制作完成了，但都没时间整理资料，当时只是拍了些照片，由于制作过程繁琐，有些地方都已记不得了，只好一边看图片一边回忆，逐步地写出整个制作过程。所以，我不可能一篇文章就把整个过程表述完成。
　　退休在家几年，看似没有事情，其实很忙，每天得锻炼一下身体，还得辅助媳妇做做家务，还得在女儿忙不过来的时候帮她接孩子放学，所以只有晚上的时间才真正属于我。
　　整理这些制作资料，我也会抓紧时间进行，我准备整理好一篇就发一篇，今天先发第一篇，就叫前言吧。

ID:332444 · 发表于 2020-12-4 08:51

按先贤中医养生之道作息,11-5点休息自然起得早身体好中医养生之道另一个就是常欲微劳,就是做点家务比如洗碗养花清洁扫除等,莫以为那都是女人干的活,男人坐着看电视,所以,女人大多长寿.

ID:332444 · 发表于 2020-12-4 09:00

不错,期待下文

ID:97554 · 发表于 2020-12-4 11:31

对下文很是期待，楼主加油！看似不常用的仪器，实际的价值很高。

ID:155507 · 发表于 2020-12-5 22:04

我制作这个简单但有效的晶体管特性图示仪。

该晶体管特性图示仪仅使用6个晶体管，并在X-Y模式下在示波器上产生漂亮的曲线显示。而且，甚至使用哪个晶体管来构建它都没有关系！我首先将其构建在面包板上，并且效果很好！与某些曲线追踪器不同，被测试的组件不会变热。这个小电路的简单性和有效性给我留下了深刻的印象，并且由于我没有在这里看到它，所以我想与你们分享。

这是电路：

该电路可以处理各种组件，NPN晶体管（双极结型晶体管），二极管等。但是，它不适用于FET晶体管，例如Jfet，P或N沟道MOSFET等。你可以构建此电路的PNP版本。有关说明，请参见本文的底部。如你所见，非常简单的设计。如果愿意，你可以将T1和T2形成的方波发生器替换为NE555方波发生器（如果要小心输入电压，则不要炸毁555并确保其占空比）。方波为50％）。我已经尝试过使用555，但是在数字示波器上，这些线比基于晶体管的方波发生器要粗一些。该芯片似乎更嘈杂。（但是，如果使用模拟示波器，你将不会遇到此问题。）但是，优点是你可以使用555轻松调整频率。这使你可以更好地控制走线的外观。请注意，我只在试验板上进行了测试，因此，如果为它构建PCB，则可能会产生更好的结果。迹线从右到左显示，这是正常图形显示的错误方式，但是你可以通过反转示波器上的X通道来更改它。但是，大多数模拟示波器都不允许你反转X通道，通常只能反转Y通道，因此你只需要习惯一下即可。这样的简单设计就是你所得到的。（PNP版本的图形要求你反转示波器上的Y通道（通道2），因此在几乎所有示波器上看起来都是正常的。）

TUT是被测晶体管，TUN代表通用晶体管NPN，TUP代表通用晶体管PNP，DUG代表通用锗二极管。我为二极管使用了AA119，但是如果你没有锗，也可以使用肖特基二极管。我用1N5819尝试过，效果也一样。对于NPN，我用的是2N3904（我也尝试过BC547，它也同样适用），对于TUP，我用了BC559。我把它们全部放在面包板上，它就像一个魅力。

电路图建议电源电压为6伏，但我将其与10伏一起使用，我觉得效果更好。你可以毫无问题地将电压调高到15伏。我没有尝试过高于15V的电压，但我认为电压仅受电路中使用的晶体管的限制，较高的电源电压会为你提供有关被测晶体管的更多数据。关于功耗：它几乎不使用任何电源。在6伏时，它消耗4.8 mAmps 的电流，而在15伏时，则消耗11.8 mAmps 的电流。相当于0.177瓦。

屏幕上显示的迹线数量由C5和C4之比确定，可以通过更改C4的值来改变。不要更改C5，因为那样会改变走线的长度。使用2N3904作为测试晶体管，使用68nF电容器，我在屏幕上得到5条迹线，而使用82nF，则得到6条迹线。如果你改变电源电压，它也会改变。如果将电压调高到一定值以上，则根据被测晶体管的类型，你可能会失去走线。例如，在测试AC187的情况下，如果电压超过11.4伏，则显示从5条迹线变为4条迹线。顺便说一句，如果你要短路该东西并且它不再起作用，那么最好的选择是替换T4和T5，它们是第一个被烧毁的。相信我，我从经验中发言^ ____ ^

以下是将Rigol DS1054Z设置为X-Y模式以获得最佳曲线显示的一些技巧：
1.将探头放在直流耦合上，以便可以使用示波器的光标测量电压。
2.将两个探头的带宽限制设置为20MHz
3.反转通道1探针。
4.将水平时间轴设置为2.00mSec / Div
5.将两个探针都设置为1x乘法（并且不要忘记将示波器也设置为1x）
1倍会使你的线更清晰，但如果要进行测量，最好将探头置于10倍，以减少示波器阻抗对电路中电阻的影响。
6.将通道1（X）设置为1伏/格
7.将通道2（Y）设置为500 mVolt / Division
8.进入“获取”菜单，并将“内存深度”设置为60K

这提供了一个很好的起点

构建此电路的PNP版本的
你需要将NPN晶体管换成PNP，将PNP晶体管T5换成NPN的，反转二极管（DUG）和电容器C6的极性，并且别忘了切换电源连接！然后，在示波器上，你需要反转通道2（Y通道），仅此而已。
要是让你的想象力插上翅膀疯狂起来，我相信你可以构建一个比在TB上刊登广告的许多国产品都要好的测试仪。

这是PNP版本的修订电路原理图：

ID:97023 · 发表于 2020-12-6 19:48

angmall 发表于 2020-12-5 22:04
我制作这个简单但有效的晶体管特性图示仪。

该晶体管特性图示仪仅使用6个晶体管，并在X-Y模式下在示波器 ...

谢谢提了这么多宝贵的建议。
特别是用数字示波器配合“图示仪”，显示晶体管的输出特性曲线这部分，数字示波器的设置。
我也有一台DS1054的示波器，当时制作“图示仪”时，在数字示波器上只显示如下的图形：

因为知道数字示波器是采样来合成的图像的，所以一度认为是否数字示波器无法采集“输出特性曲线”这种复杂的“非周期性”的图形，为此，我还专门买了一台“模拟示波器”来显示“图示仪”的曲线。直到看到你的回复，按照你的提示，我才重新用我的这台数字示波器配合“图示仪”，终于显示出了久违的“输出特性曲线”了。

对于你提供的这个简易的图示仪，我会抽时间做来玩玩，还是先仿真，再制作。

ID:588772 · 发表于 2020-12-8 14:26

楼主是个有梦想的人，不把梦想带到另一个世界。

ID:592779 · 发表于 2023-6-2 03:05

我也打算做一个了

ID:36173 · 发表于 2024-1-4 17:15

楼主真厉害，敢想、敢做、做得好！

ID:1064915 · 发表于 2024-1-8 21:13

1970年上初中，老前辈了，敬仰

ID:963310 · 发表于 2024-3-8 08:48

楼主制作成功了吗？

ID:292281 · 发表于 2024-5-4 22:53

复杂，不过很艺术

ID:1123024 · 发表于 2024-5-30 20:26

楼主真厉害，敢想、敢做、做得好

ID:325646 · 发表于 2024-6-6 20:52

实际的价值很高

ID:970121 · 发表于 2025-4-8 17:21

学习了，正想整一个来玩玩呢！

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