晶体管图示仪制作分享(开源所有设计资料）

ID:662060 · 发表于 2026-1-25 16:40

拥有一台能测量电子元器件特性曲线的设备，是每位电子爱好者尤其是音响发烧友的梦想。多年来执念自制晶体管图示仪，却因琐事缠身迟迟未能开工，如今已研读国内外技术帖，彻底吃透工作原理与制作方法，2026 年必定完成该项目！制作全程会同步分享关键步骤、核心资料，对本项目感兴趣的坛友欢迎回帖交流，若需相关资料我也会竭诚提供。后续还会将制作过程剪辑成视频，发布在 B 站、抖音、等平台，我的 ID 统一为 musicphograph（音乐留声机），欢迎关注跟进。
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方案一：工频市电降压整流方案
工频市电降压至 2×16.5V，经三极管过零检测电路生成 100Hz 脉冲信号；再通过 CD4011 完成倍频与脉宽拓宽，得到 200Hz、脉宽约 5ms 的触发信号；触发信号输入 CD4017 十位计数芯片，输出 Q1~Q9 交替轮动脉冲；最后经电阻网络与运算放大器差分放大电路，最终生成阶梯波，具体详见原理图及PCB结构图。

方案二：NE555 方波发生器方案
与方案一相比，核心差异在于触发信号由 NE555 时基芯片生成，阶梯波生成后的后续波形转换电路完全一致。

两个阶梯波电路gerber文件详见附件。

ID:662060 · 发表于 2026-2-2 23:38

本帖最后由 yhtuse 于 2026-2-3 21:53 编辑

特别提醒各位坛友：本人在某一个宝深圳某义某胜电子购入 3 片 CD4011、若干 CD4017，上机通电测试后，3 片 CD4011 全部损坏，CD4017 则正常工作，特此反馈供大家参考避坑～
这里介绍一下阶梯波调试方法市电经过零取样获得的窄脉冲波，经CD4011处理为规则脉冲波，示波器测试4011第三脚或4017的第四十脚，调节板子上侧电位器，调节波形宽度，让其输出稳定的脉冲波。
附阶梯波详细调试步骤：
① 先处理脉冲波：市电零取样生成的窄脉冲，经 CD4011 处理为规则脉冲；示波器测 CD4011 第 3 脚或 CD4017 第 14 脚，扭动板子上侧电位器，调整波形宽度，直至输出脉冲波稳定。

② 再调峰峰值：示波器探头接正极性输出端，镊子短接 “com” 和 “8” 点，调节板子下侧电位器，使阶梯波 Vpp=8Vpp 即可（可自定义数值；运放为 ±15V 供电，阶梯波最大可放大到 14V 左右）。

ID:662060 · 发表于 2026-2-13 00:44

前面做的工频方案整体还是比较成功的，唯一问题就是存在频闪。
现在重新设计了一套高频方案，脉冲波和锯齿波都可以调节，并且两路信号相互隔离。目前已经用面包板搭建调试完成，输出波形正常。
目前比较棘手的点是锯齿波放大：因为要兼容电子管测量，必须输出250V 以上的锯齿波。
在此请教各位坛友，有没有成熟可靠的高压锯齿波放大方案，欢迎分享思路和电路，我这边统一整理汇总。
原理图：

PC3D：

ID:662060 · 发表于 2026-2-13 00:45

这是PCB出版文件，需要的探头可自行下载使用。

ID:662060 · 发表于 2026-3-6 00:39

1、脉冲锯齿波稳压供电电路（两电源非共地、非共地、非共地）

2、脉冲波转阶梯波电路，注：右侧红框内电路在主板之外，可搭棚焊接在波段开关上，直接安装在面板上。

3、锯齿波高压放大电路，本电路主要为电子管提供高压回扫波形（和阶梯波电电路非共地）

4、下面是PCB结构展示

需要gerber文件的坛友可自行下载出版，特别提示：设计知识产权归本人所有，不可用于商业用途。

ID:61207 · 发表于 2026-1-25 20:30

ID:1110477 · 发表于 2026-1-26 08:41

如果MCU生成阶梯波做不成，一个廉价的数字信号发生器加上后级问题不大吧，因为用的起示波器，其他应该不难

ID:1110477 · 发表于 2026-1-26 08:51

晶体管图示仪对于业余爱好者来说，比较难以突破的地方是中高电压测量时，如何限流保证管子和设备安全

ID:662060 · 发表于 2026-1-26 23:32

keemee 发表于 2026-1-26 08:41
如果MCU生成阶梯波做不成，一个廉价的数字信号发生器加上后级问题不大吧，因为用的起示波器，其他应该不难

单片机生成阶梯波完全可行，不仅能简化电路，程序实现也并不复杂。但考虑到不少朋友缺乏单片机开发与调试能力，最终还是选用了纯硬件方案，兼顾实用性和易上手性。
另外，虽然信号发生器能实现相关功能，但并非人人都有，且需要额外搭配使用，操作上不够便捷，集成到整机里会更省心高效。

ID:662060 · 发表于 2026-1-26 23:38

keemee 发表于 2026-1-26 08:51
晶体管图示仪对于业余爱好者来说，比较难以突破的地方是中高电压测量时，如何限流保证管子和设备安全

中高压可以使用工频变压器变换为各种电压，通过全桥（或全波）整流获得100Hz馒头波，依然可以满足Uce、Ic扫描使用。
可参考元器件datasheet，找到最大耗散功率，确定好最大Uce（IC≈0A），Ic（Uce≈0V），Uce×I

ID:662060 · 发表于 2026-1-26 23:51

keemee 发表于 2026-1-26 08:51
晶体管图示仪对于业余爱好者来说，比较难以突破的地方是中高电压测量时，如何限流保证管子和设备安全

业余做晶体管图示仪，中高压测量时的限流保护确实是核心难点，既要防被测管过流击穿，也要避免设备自身损坏，核心思路是分级限流 + 冗余保护，分享几个实操性强的方案：
主回路串接功率型精密限流电阻，按测量电压档位匹配阻值，比如几十到几百伏档位，选几 kΩ~ 几十 kΩ、功率 5~10W 的金属膜电阻，既能限制最大电流，也能减少温漂影响精度；
增加恒流源限流支路，比单纯串电阻更精准，业余可采用运放 + 功率管搭建简易恒流电路，设定被测管的最大允许电流（如晶体管 mA 级、MOS 管适配对应档位），超过阈值自动钳位电流，避免瞬间过流烧管；
加快速保护冗余，中高压场景下串快速熔断器，并联瞬态抑制二极管（TVS），前者防持续过流烧设备，后者吸收高压尖峰，避免击穿核心采样元件；
实操小技巧：中高压档位先从低电流量程起步，被测管先小范围测试，确认无异常再逐步调参，避免一上来满量程冲击。

ID:1152330 · 发表于 2026-1-30 08:40

采用单片机+ADC+ADC+恒流源+上位机的方案可能更合适，似乎以前在矿坛或者是别的地方看到过有人发表过这样的方案。使用上位机的好处是一次扫描读取数据和显示，不用周期性的重复扫描，这样即使是大功率管，也不用加散热器也可以测量了。
另一个角度来看，开关状态应用越来越多，线性状态应用越来越少，需要图示仪的场合越来越少了。

ID:662060 · 发表于 2026-1-31 23:23

yhtuse 发表于 2026-1-26 23:51
业余做晶体管图示仪，中高压测量时的限流保护确实是核心难点，既要防被测管过流击穿，也要避免设备自身损 ...

三极管集电极回路接馒头波（图 a）、三角波（图 b）、锯齿波这类变化电流，依托 X-Y 李萨如原理就能完成 Vce-Ic 坐标绘图。
器件保护：① 逼近法从小档位逼近额定值，缩短测试时间防超耗散功率、防热击穿；② 加瞬态抑制二极管防硬击穿，类似开关电源 CDR 吸收，可有效吸收尖峰能量。
阶梯波电路为 Howland 电流源结构，流控时等效内阻变、阶梯波电流不变；集电极回路由控制回路驱动，Vce 和 Ic 按对应关系变化，无需恒流。

ID:662060 · 发表于 2026-1-31 23:29

TP802 发表于 2026-1-30 08:40
采用单片机+ADC+ADC+恒流源+上位机的方案可能更合适，似乎以前在矿坛或者是别的地方看到过有人发表过这样的 ...

前面已交代不用单片机的原因，这里就不展开讨论了。
现代台式示波器普遍具备上位机监看、截图及录频功能，能满足测试过程中的观测与数据留存需求。
的确，数字功放是当下发展趋势，但线性（恒流）区仍有广泛应用场景，比如被动式电子负载，就十分依赖这一工作区域的稳定特性。

ID:53978 · 发表于 2026-2-1 12:00

这个这么简单吗记得以前有个很复杂没做完就放一边了

ID:66137 · 发表于 2026-2-5 09:16

不错，期待测试效果。

ID:1107340 · 发表于 2026-2-14 11:29

到200v以上比较好

ID:662060 · 发表于 2026-2-17 15:22

changchieh 发表于 2026-2-14 11:29
到200v以上比较好

高压电源部分打算使用 LLC 拓扑开关电源，电压为±280V。功放部分参考典型运放结构，增加功率级。

ID:1028227 · 发表于 2026-3-7 13:16

谢谢老师的分享

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