Устройство для измерения коэффициента передачи тока транзисторов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ТОКА ТРАНЗИСТОРОВ , содержащее источник опорного, напрйжения, управляе.мый стабилизатор .тока, соединенный выходом с клеммой для подключения эмиттера испытуемого транзистора, а управляюпдам входом - со схемой управления, измврительный операционный усилитель, ,. в цепи отрицательной обратной связи которого включен блок нагрузок,-а к его выходу подключен интегратор через аналоговый ключ, соединенный также со схемой управления, о т лич ающе еся тем, что, с целью расширения функциональных возможное тей и повьвиения точности измерения, в него введены переключатель,преовразователь напряжения в ток и повторитель тока, имеющий три входа и один выход и состоящий из операционного усилителя и полевого транзистора , причем первым входом повторителя тока является неинвертиругаций вход .операционного усилителя,, вторым входом - его инвертирующий вход, третьим входом и выходом - шток полевого транзистора, затвор которого присоединен к выходу операционного усилителя, кроме того, управляемый стабилизатор тока снабжен вторым управляющим входом, который соединен со схемой управления, переключатель одним из своих входов подключен к выходу управляемого стабилизатора тока, другим входом; - к клемме для подключения базы испытуемого транзистора и к третьему входу повторителя S тока, а выходом - к второмуйходу повторителя тока, илход которого соединен с входом измерительного операционного усилителя и с выходом преобразователя напряжения в ток, подключенного входом к интегратору, ис-i точник опорного напряжения соединен с первым входом повторителя тока и соответствую1щм выходом схемы управления , а клемма для подключения коллектора испытуемого транзистора присоединена к общей ьшне.

(19) (11) СОЮЗ COBEl СНИХ

СО ИАЛИСТИ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

: 5(59 G 01 R 31 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ 14 ОТНРЫТИЙ (21 ) 3321834/18-21 (22 ) 27. 07.81 (46 ) 15. 09. 83 ..Бил. Р 34 (72 ) С. И. Горюшкин и M. A. Овчинников (53 ) 621. 382. 2 (088. 8 ) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 561156, кл. 0 01 R 31/26, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 661440, кл. 0 01 R 31/26, 1977.

3. Измерение параметров транзисторов с применением операционных усилителей.. - "Elektronik", 1975, Вй. 24, Р 12, 71-72.

4. Каплан .Г. Д. и др. Измерение статических параметров транзисторов при автоматическом контроле. — "Измерительная техника", 1977, Р 1, с. 66-68 (прототип-). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ТОКА ТРАНЗИС»

ТОРОВ, содержащее источник опорного. напряжения, управляемый стабилиза« . тор.тока, соединенный выходом с клеммой для подкличения эмиттера испытуемого транзистора, а управляющим входом - co схемой управления, измерительный операционный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого вкличен блок нагрузок, — h к его выходу подкличен интегратор через аналоговый клич, соединенный также со схемой управления, о т л И- ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможнос. тей и повышения точности измерения, в него введены переключатель, преобразователь напряжения в ток и повторитель тока, имекщий три входа и один выход и состоящий из операционного усилителя и полевого транзистора, причем первым входом повторителя тока является неинвертируищий вход операционного усилителя,. вторым входом - его инвертируиший вход, третьим входом и выходом - шток полевого транзистора, затвор которого присоединен к выходу операционного усилителя, кроме того, управляемый стабилизатор тока снабжен вторым управляющим входом, который соединен щ со схемой управления, переключатель одним из своих входов подключен к выходу управляемого стабилизатора тока, другим входом, — к клемме для подключения базы испытуемого транзис»\ тора и к третьему входу повторителя Я тока, а выходом - к второму входу повторителя тока, выход которого соединен с входом измерительного опера ционного усилителя и с выходом преобразователя напряжения в ток, подключенного входом к интегратору, источник опорного напряжения соединен с первым входом повторителя тока и соответствующим выходом схем управления, а клемма для подключения коллектора испытуемого транзистора присоединена к обшей шине.

1041966

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерителях коэффициента передачи тока транзисторов.

Известно устройство дл.-. измерения коэффициента передачи тока транзисто- 5 ра, содержащее стабилизатор тока эмиттера, стабилизатор напряжения коллектора, состоящий из омического делителя; источника опорного напряжения, усилителя постоянного тока, 10 источника напряжения, триггер, пороговую схему, усилитель с переменным коэффициентом усиления, генератор пилообразного напряжения и интегратор. Вход усилителя с переменным 15 коэффициентом усиления соединен с базой испытуемого транзистора, а выход через пороговую схему — с одним входом триггера, другой вход которого соединен с выходом стабилизатора g0 тока эмиттера а выход триггера подключен к интегратору и через генератор пилообразного напряжения к управляющему входу усилителя с переяенным коэффициентом усиления. Выход интегратора соединен с измерительным прибором и омическим делителем стабилизатора напряжения коллектора (1) .

Однако это устройство se обеспечивает измерение дифференциального коэффициента передачи тока транзисторбв в режиме малого сигнала, а испытуемые транзисторы могут быть включены только по схеме с общей базой. Известное устройство характе- З5 ризуется недостаточной точностью измерения базового тока, а следовательно, и статического коэффициента передачи тока транзисторов из -за наличия теплового обратного тока кол- 40 лектор — база испытуемого транзистора и входного тока измерительного усилителя. Кроме того, в этом устройстве требуется применение сложного следящего стабилизатора напряжения 45 коллектора, что приводит к дополнительным погрешностям. чен интегратор через аналоговый ключ,,соединенный также со схемой управле.— ния (4) .

Недостатками этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что оно не обеспечивает измерение дифИзвестно устройство для измерения коэффициента передачи тока транзисторов, содержащее источник кол5 лекторного напряжения, измерители тока коллектора и тока базы, регулируемый генератор импульсов и измерительный резистор, соединенный через экранированную линию связи с 55 базовым зажимом испытуемого транзистора, операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен измерительный резистор, точка соединения которого с экрани- 60 рованной линией связи подключена к инвертирующему. входу операционного усилителя, неинвертирующий вход кото-, рого соединен с выходом регулируемого генератора импульсов и с экраном ли- 65 нии связи, которое обеспечивает измерение коэффициента передачи тока транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, причем благодаря применению экранированной линии связи, включенной определенным образом, обеспечивается высокая помехозащищенность при дистанционном контроле 2) .

Однако это устройство не обладает достаточной точностью и не обеспечивает изменение дифференциального коэффициента передачи тока транзисто ров в режиме малого сигнала.

Известно также устройство, содержащее сдвоенный стабилизатор тока, соединенный с клеммой для подклвчения коллектора испытуемого транзистора и инвертирующим входом первого операционного усилителя, к неинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения, а с его выходом соединены инвертирующий вход второго операционного усилителя и один иэ, выводов блока нагрузок, другой вывод которого присоединен к клемме .для подключения базы испытуемого транзистора и к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого является одним из выходов устройства, а также подключен через разделительный конденсатор к входу детектирующего операционного усилителя, выход которого является другим выходом .устройства, причем клемма для подключения эмиттера испытуемого транзистора соединена с общей шиной, позволяющее измерять как статический, так и дифференциальный коэффициенты передачи тока транзисторов 3) .

Однако такое устройство не обладает достаточной точностью, поскольку в нем не учитываются тепловой обратный ток и входные токи операционных усилителей.

Наиболее близким по .техническому решению к.предложенному является устройство для измерения каэффициента передачи тока транзисторов, содержащее источник опорного напряжения, управляемый стабилизатор тока, соединенный выходом с клеммой для подключения эмиттера испытуемого транзистора, а управляющим входом - со схемой управления, измерительный операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен блок нагрузок, а к его выходу подклюференциального коэффициента передачи в режиме малого сигнала, а также на 10 41966

10

65 высокая точность измерений, так как в нем не учитываются обратный тепловой ток перехода коллектор - база испытуемого транзистора и входные то ки операционных усилителей.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повьааение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения: коэффициента передачи тока транэисторов, содержащее источник опорного напряжения, управляемый стабилизатор тока, соединенний выходом с клеммой для подключения эмиттера испытуемого 15 транзистора, а управляющим входом .- со схемой управления, измерительный операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен блок нагрузок, а к его выходу подключен интегратор через аиа1 логовый ключ, соединенный также со . схемой управления, введены переклю-: чатель, преобразователь напряжения в ток и повторитель тока, имеющий-, 25 три входа и один выход и состоящий из операционного усилителя и полево-.

ro транзистора, причем первым входом повторителя тока является неинверти рувщий вход операционного усилителя, вторим входом — его инвертирувщий вход, третьим входом и выходомшток полевого транзистора, затвор которого присоединен к выходу операционного усилителя, кроме того, управляемый стабилизатор тока снабжен вторым управляющим входом, которьй соединен со схемой управления, переключатель одним иэ своих входов подключен к .выходу управляемого стаби-." лизатора тока, другим .входом - к клем- 40 ме.дЛя подключения базы испытуемоГо: транзистора и к третьему. входу повторителя, а выходом — к второму:входу повторителя тока, выход котороГо соединен с входом измерительного . 45 операционного усилителя и с выходом преобразователя напряжения в ток,: подключенного входом к интегратору, источник опорного напряжения соеди нен с первым входом повторителя тока 50 и соответствующим выходом схевеа управления, а клемма для подключения коллектора испытуемого транзистора присоединена к общей шине.

На чертеже представлена структурная схема предложенного устройства .

Устройство содержит управляемый : .стабилизатор 1 тока, источник 2 опорного напряжения, измерительный операционный усилитель 3, в цепь отрицательной обратной связи которого вклю-60 чен блок 4 нагрузки, аналоговый клвч 5, интегратор 6, преобразователь

7 напряжения в ток, повторитель 8 тока, состоящий иэ полевого транзистора 9 и опеоапионного усилителя 10, схему 11 управления. Испытуемый транзистор 12 подключен к соответствующим клеммам и соединен с устройством через трехпроводнув экранированную линию связи 13. Это обеспечивает возможность измерений параметров при дистанционном контроле и повыаает помехозащищенность устройства. Переключатель 14 осуществляет переход от одной схемы включения испытуемого транзистора 12 к-другой.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние задается схемой 11 управления, при этом аналоговый ключ 5 открыт, управляемый стабилизатор 1 тока и источник 2 опорного напряжения выключены, испытуемый транзистор 12 обесточен.

При .измерении статического коэффициента передачи тока испытуемого транзистора 12 схема 11 управления формирует следующую последовательность управляющих сигналов.

Сигнал с первого выхода схема 11 управления включает источник 2 опорного напряжения, в результате чего через операционный усилитель 10 и полевой транзистор 9 повторителя тока 8 на испытуемом транзисторе 12 . устанавливается стабильное напряже- .ние коллектор — база Ugg (при нахождении переключателя 14 в положение

15-16 — режим с общей базой) либо коллектор - эмиттер (при нахождении переключателя 14 в положении 15»17— режим с общим эмиттером). При этом появившийся обратный тепловой ток перехода коллектор — база совместно с входными токами операционных усилителей 10 и 3 поступает на инвертирувщий вход операционного усилителя 3, охваченного отрицательной об- . ратной связью через измерительный резистор блока 4 нагрузок. Так как. аналоговый. ключ 5 открыт, то операционный усилитель 3 охвачен дополнительной отрицательной обратной связью через последовательно соединенные аналоговый клич 5, интегратор 6 и преобразователь 7 напряжения в ток, в результате чего воздействующий на инвертирующий вход операционного усилителя 3 суммарный ток отбирается преобразователем 7 напряжения в."ток.

При этом на выходе устройства (измерительного операционного усилителя 3) устанавливается напряжение равное нулю.

Сигнал со второго выхода схемы

11 управления закрывает аналоговый ключ 5, в результате чего дополнительная отрицательная обратная связь измерительного операционного усилителя 3 разрывается и преобразователь

7 напряжения в ток запоминает значение тока, равное сумме обратного теплового тока и входных токов опера104196б ционнйх усилителей 10 и 3. Таким об= разом, аналоговый ключ 5, интегратор б и преобразователь 7 напряжения в ток осуществляют функцию запоминания тока.

Третий сигнал с выхода схемы 11 управления включает по первому входу управления стабилизатор 1 тока эмит гера, импульс тока с которого подается в цепь эмиттера испытуемого тран эистора 12, включенного при нахождении переключате.:я 14 в положении 151б по схеме с общей базой. При нахождении переключателя 14 в положении 15-17 импульс тока эмиттера вызывает через операционный усилитель

10 и полевой транзистор 9 повторителя тока 8 импульс напряжения на базе испытуемого транзистора 12, соответствующий току эмиттера, т.е. испытуемый транзистор 12 оказывается включенным по схеме с общим эмиттером.

В обоих случаях ток базы транзистора пропорциональный величине T/(1 +

+ 1 ) протекает через повторитель

ЬЕ

8 тока и измерительный резистор блока 4 нагрузок, импульс напряжения с которого снимается на выход устройства.

При измерении дифференциального (hg g) коэффициента передачи тока испытуемого транзистора 12 в режиме малого сигнала схема 11 управления формирует следующую последовательность управляющих сигналов.

Первый сигнал с выхода схемы 11 управления включает источник 3 опорного напряжения, вызывая действие, аналогичное описанному.

Второй сигнал (возможно одновременно с первым) с выхода схемы 11 управления производит включение по первому входу управляемого стабилизатора 1 тока, в результате чего преобразователем 7 напряжения в ток отбирается ток равный сумме статического тока базы и теплового тока испытуемого транзистора и входных токов операционных усилителей 10 и 3.

После установления на выходе устройства напряжения, равного нулю формируется третий сигнал на выходе схемы 11 управления, в результате аналоговый ключ 5 закрывается и преобразователь 7 напряжения в ток запоминает значение тока,.равное сумме упомянутых токов.

Четвертый сигнал с выхода схемы 11 .управления включает по второму вхо10 ду управляемый стабилизатор 1 тока, приращение импульса тока с которого подается в цепь эмиттера испытуемого транзистора 12. В результате приращение тока базы транзистора пропордиональное величине 1/(1 + Ь э ) создает импульс напряжения на изме рительном резисторе блока 4 нагрузок, который снимается с выхода устройства.

Предложенное устройство обладает по сравнению с известным более широкими функциональными возможностями, так как позволяет измерять как статический, так и дифференциальный коэффициент передачи.

Кроме того, схема запоминания тока исключает влияние на результат

;измерения тепловых токов транзисто- . ров и sxîäíûõ токов измерительного. операционного усилителя, которое

30 особенно заметно при больших значениях коэффициентов передачи тока транзисторов и малых эмиттерных токах, т.е. при малых базовых токах, и может внести погрешность измере35 ния до 10% и более. Это позволяет значительно повысить точность измерений, не предъявляя высоких требований к измерительному операционному усилителю.

4О Малые входные сопротивления устройства со стороны базового и эмиттерного зажимов испытуемого транзистора пбэволяют через трехпроводную экранированную линию связи проводить

45 дистанционные измерения параметров или hg<> на расстоянии до бО м, прй этом время измерения не превышает 500 мкс. Пределы измерения указанных параметров от О до 1000 при точности измерения 0,2%.

1041966

I °, КОРРектоР Ю. Макаренко

Подписное

Заказ 7121/46 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель. l0. Брыз галов

Редактор Л. Веселовская Техред Т.Маточка