Amtron-UK807-ptr-sm维修电路原理图.pdf

ANALIZZATORE PER TRANSISTORI AD EFFETTO DI CAMPO UK 807 RadioFans.CN 收音机爱 好者资料库CARATTERISTICHE TECNICHE Alimentazione dalla rete: 115-220-250 Vc.a. 50-60 Hz Misure sui transistori (FET) a canale N o P: Misure della corrente di drain: ID Misure della tens. di pinch-off: Vp Misure della conduttanza mutua: G Campi di misure: Corrente di drain ID: da 0 -5- 100 mA in quattro por-tate con i seguenti valori di fon-do scala (5-10-50-100 mA) Tensione di pinch-off: da 0 15 V a variazione con-tinua Transistori impiegati: 2xBC108B, 2xBC178B, 2xBC302 2xBC304 Diodi impiegati: 4xlN4001, 2xBA100 2xSFD 80 Zener impiegati: 2 x 1ZS 6,8 A Misure dello strumento: 130 x235x150 Peso dello strumento: g 1350 E un apparecchio di misura basato su un nuovo concetto circuitale, che per-mette di misurare rapidamente e con grande precisione i parametri caratteri-stici dei transistori ad effetto di campo (FET) a giunzione. Le grandezze misurate si possono leg-gere direttamente sulla scala dello stru-mento indicatore di precisione. Lo strumento permette la misura della corrente di drain ID a polarizzazione di gate zero, della tensione di svuota-mento o pinch-off Vp, e della condut-tanza mutua G,. La conoscenza precisa di questi valori permette di sviluppare il progetto di un circuito intorno ad un da-to componente oppure di effettuare una sostituzione con un componente di ca-ratteristiche pi prossime possibile al-loriginale. Lalimentazione dalla rete rende pos-sibile luso continuo dello strumento senza la preoccupazione di esaurire le pile. Lalimentatore dotato di protezione automatica contro i corto-circuiti. rima di entrare nel vivo della descrizione di questo utile strumento converr dire qual-che parola per spiegare il funzionamen-to dei transistori ad effetto di campo a giunzione (JFET). 11 transistore ad effetto di campo un componente attivo elettronico che riu-nisce in s i vantaggi dei tubi a vuoto (alta resistenza dingresso, pilotaggio in tensione ecc.) ed i vantaggi del transi-store (minimo ingombro, basso consu-mo di dissipazione, robustezza mecca-nica) . Il principio su cui si basa il funzio-namento del FET si pu assimilare al comportamento di un tubo dacqua di gomma. Pinzando con due dita la se-zione del tubo, si pu modulare il get-to fino ad interromperlo del tutto con un minimo sforzo rispetto al risultato. Nel FET il tubo dacqua sostituito da una barretta di semiconduttore di tipo P o di tipo N. La regolazione del flusso delle cariche elettriche che portano la corrente nella barretta, viene effettuata da un disposi-tivo che applica un campo elettrico tra-sversale nel corpo della barretta. La prima osservazione che si pu fare che sul percorso della corrente prin-cipale non esiste una giunzione e quin-di il passaggio della corrente non do-vuto allo scambio tra portatori di segno opposto, ma avviene per il movimento di portatori dello stesso segno (elettro-ni o lacune, a seconda del tipo di dro-gaggio della barretta di semiconduttore). Per questo mentre i transistori sono chiamati dispositivi bipolari, i FET so-no chiamati dispositivi unipolari. In sostanza la barretta di semicondut-tore costituir un canale di passaggio entro il quale la corrente passer trovan-do una certa resistenza. Il problema della riduzione del cana-le di passaggio delle lacune (tipo P) o degli elettroni (tipo N), si risolve ap-plicando un campo elettrico di segno appropriato che respinga i portatori e ne renda pi difficile il passaggio. Tale campo pu essere applicato mediante un elettrodo metallico opportunamente iso-lato dal canale conduttore, per esempio da uno strato di ossido di silicio (ot-timo isolante). In questo modo si ot-tengono i cosiddetti MOSFET, dei quali non parleremo in queste righe. Un altro sistema quello di utilizzare lelevatissima resistenza inversa delle giunzioni P-N. Una giunzione P-N co-stituisce quello che in pratica si chiama diodo. Se ai terminali di un diodo ap-plichiamo una tensione, troveremo che se il polo positivo applicato al termi-nale connesso col semiconduttore di ti-po N, non si avr praticamente passag-gio di corrente. Quindi la resistenza pre-sentata dalla giunzione in queste con-dizioni, sar elevatissima. La tensione applicata con polarit inversa, ossia con il positivo al terminale connesso al se-miconduttore di tipo P, provocher in-vece un notevole passaggio di corrente, e la giunzione presenter in questo sen-so una resistenza molto bassa. A questo fenomeno si deve lefficacia del diodo nel raddrizzamento delle correnti alter-nate. Ora, se in un certo punto della super-ficie esterna della barretta conduttrice del nostro FET, noi disponiamo una piastrina di materiale di segno opposto, creando una giunzione che, si badi bene, non interessa la sezione di passaggio della corrente, polarizzando inversamen-te questa giunzione, noi potremo creare un campo elettrico nella barretta, senza che si abbia passaggio di corrente nella giunzione. Supponiamo ora (fig. 1) che la bar-retta sia costituita da materiale tipo N, nel quale la corrente trasportata da-gli elettroni. Alla superficie laterale della barretta viene applicato del materiale tipo P, in modo che si formi una giunzione. Dalla figura appare chiaro come devo-no essere disposte le batterie di polariz-zazione in modo da poter avere una regolazione della corrente nella barretta principale. Se la barretta costituita da materiale P, le cose vanno nel senso op-posto. Notare, che in figura, la dispo-sizione della batteria ricorda esattamen-te quella dei troidi a vuoto. Infatti il FET a canale N pu essere quasi esat-tamente assimilato ad un triodo, tranne per il fatto che le curve di risposta ri-cordano piuttosto il pentodo. I tre elettrodi si chiamano normal-mente, con parole inglesi, S = source, D = drain, G = gate. Le grandezze che necessario cono-scere per caratterizzare il funzionamen-to di un FET, sono le seguenti: 1) VP = Tensione di pinch-off il va-lore di tensione applicata fra il gate e la sorgente che determina lo svuota-mento del canale delle cariche libere. In corrispondenza, la resistenza tra il drain e la sorgente dellordine del Mi. 2) La transconduttanza o conduttanza mutua che, come per i tubi a vuoto, definita dalla variazione della corrente di drain provocata da una variazione della tensione tra gate e source. Essa de-finisce lefficacia dellelemento come am-plificatore. 3) BVGDS = tensione di rottura della giunzione tra la barretta ed il gate. Que-sto valore dato dai fogli delle caratte-ristiche ed importante la sua cono-scenza per determinare la tensione mas-sima di polarizzazione. 4) Ioss = corrente massima nella giun-zione di gate. Ovviamente piccolissi-ma, ma non nulla, dato che la giunzione non perfetta. D unidea dei limiti del-la resistenza dingresso. 5) IDSS = corrente di drain a polariz-zazione di gate nulla. D unidea della resistenza intrinseca del materiale con cui fatta la barretta. I parametri che interessano per valu-tare le prestazioni e per riconoscere se un determinato FET in condizioni da corrispondere ai dati costruttivi forniti dal foglio dei dati, sono principalmente tre. Questi tre parametri sono la tensione di pinch-off VP, conduttanza mutua G e la corrente di drain a polarizzazione di gate nulla IDSs. Per misurare con ottima precisione questi tre parametri stato studiato lUK 807. La difficolt da superare con-siste nel fatto che i tre parametri sono strettamente dipendenti uno dallaltro. La difficolt stata superata introdu-cendo nella misura alcune approssima-zioni ed alcuni accorgimenti atti ad ot-tenere una precisione pi che accetta-bile, usando unapparecchiatura il pi semplice possibile. RadioFans.CN 收音机爱 好者资料库Se noi chiamiamo G, la conduttan-za mutua a polarizzazione di gate 0, troveremo su tutti i manuali di uso dei FET una semplice formula che defini-sce il valore di questa grandezza: G = IDSS / Vp Questa formula, per quanto molto semplificata, si pu ritenere sufficiente-mente precisa per gli usi pratici. Osservando la formula suddetta, non sembrerebbe possibile, a prima vista, una sua risoluzione per mezzo di un circuito elettronico semplice. La formula mette infatti in relazione ben tre grandezze che noi non conoscia-mo. Se anche riuscissimo a misurarne due, la terza per forza dovrebbe essere calcolata. La particolarit; del circuito che pre-sentiamo invece quella che le varie grandezze caratteristiche del FET si pos-sono leggere direttamente sul quadrante dello strumento, senza bisogno di ese-guire dei calcoli. Il sistema adottato quello di far as-sumere ad uno dei componenti del cir-cuito di controllo un valore proporzio-nale ad una delle incognite. Supponiamo (fig. 2a/b) di inserire nel circuito di drain uno strumento di mi-sura shuntato da una resistenza di bas-so valore. Questo strumento non segne-r pi la corrente di drain ma una cor-rente proporzionale alla tensione che si sviluppa ai capi della resistenza di shunt, che costituisce il carico effettivo del FET. La resistenza RG che serve a deter-minare Vp viene commutata in modo_da fornire la resistenza in serie allo stru-mento, la cui scala dar unindicazione corrispondente alla relazione esistente tra la variabile fissata RGVP e quella che vogliamo leggere, cio Im. Se noi eseguiamo per prima cosa la misura di Vp avremo il potenziome-tro R che assumer un valore RG Vp proporzionale alla tensione di pinch-off. Senza cambiare il valore di questa re-sistenza noi la trasferiamo in serie al milliamperometro, la cui indicazione sa-r ora resa proporzionale a Vp. Sicco-me la resistenza dello strumento sar molto elevata, se viene messa in paral-lelo con RL di piccolo valore, essa non influenzer la tensione ai capi di questa che a sua volta sar proporzionale alla corrente di drain. Trasponendo quanto detto sopra in alcune semplici formule, avremo: VI = IDSS RL per la legge di il 1, = VI / (Re Vp) = = IDSS RL / (Re Vp) la corrente che attraversa lo strumento. Ma: 2 IDSS KRL G, = 2KIm Vp RG Il gate connesso al source per fis-sare il valore IDss della corrente di drain. Quindi la corrente nello strumento e quindi la sua indicazione, sar propor-zionale alla conduttanza mutua una vol-ta che abbiamo fissato il valore di Rc Fig . 1 Vp, per una costante 2K definita in se-de di taratura. La misura di IDss, per la sua stessa definizione, non presenta difficolt; ba-sta infatti misurare la corrente di drain con il gate a polarizzazione zero, ossia direttamente connesso al source. Opportune resistenze molto precise shuntano lo strumento indicatore per adattarne la portata al valore della cor-rente di drain. DESCRIZIONE DEL CIRCUITO Si noter immediatamente osservando lo schema della fig. 3, che stata data una grande importanza allalimentatore destinato a fornire le due tensioni di polarizzazione. E necessario che lalimentatore for-nisca due tensioni distinte e di polarit opposte, in quanto, contrariamente ai transistori ed analogamente ai tubi a vuoto, il FET ha bisogno per la polariz-zazione dellelettrodo di controllo, di una tensione di segno opposto a quella principale. Lalimentatore formato da due di-stinti circuiti di regolazione serie i cui elementi di potenza sono i Darlington formati rispettivamente dai transistori Tr3-Tr4 e Tr7-Tr8. I transistori, Tri e rispettivamente Tr2, costituiscono gli e-lementi di confronto tra la tensione for-nita dagli Zener D3 e D7 e la tensione di uscita; il segnale di errore pilota gli stadi di potenza. Come si vede un alimentatore mol-to sofisticato, che garantisce una costan-za quasi assoluta delle tensioni di ali-mentazione dello strumento. Il raddrizzamento della corrente al-ternata dalla rete avviene per mezzo del ponte di Graetz monofase formato dai diodi DI, D2, D5, D6. Due potenziometri semifissi R35 ed R80 regolano entro certi limiti la pola-rizzazione degli stadi comparatori, per-mettono unaccurata regolazione della tensione di uscita. Lalimentatore dispone di un efficien-te circuito di protezione contro i corto-circuiti dellutilizzatore. Tali elementi sono costituiti dai transistori Tr2 e Tr6. Esamineremo il funzionamento di Tr2, in quanto quello di Tr perfettamente analogo. In condizioni normali di fun-zionamento la giunzione base - emettito-re di Tr2 polarizzata inversamente e quindi tale transistore bloccato. Infatti vediamo che lemettitore direttamente collegato alla tensione di uscita di + 15 V mentre la base riceve una tensione di + 6,1 V attraverso il diodo D4. Met-tendo luscita in corto-circuito con la massa, la tensione di emettitore di + 15 V diventa ora zero, mentre la pola-rizzazione di base rimane a 0,7 V. Avre-mo quindi il transistore Tr2 direttamen-te polarizzato e quindi, in conduzione. In questo modo si viene a creare un corto circuito tra la base e lemettitore del Darlington di potenza che, di con-seguenza si blocca, salvo a riprendere le normali condizioni di funzionamento non appena venga rimosso il corto-cir-cuito sul carico. Fig. 2 Passiamo ora a descrivere il circuito di misura vero e proprio. Le condizioni di prova vengono sta-bilite dalla posizione dei commutatori: SW1 A tre posizioni, quattro vie. La posizione centrale esclude sia lalimenta-zione che lo strumento indicatore. Nelle due posizioni laterali vengono fornite le adatte polarit sia al FET in prova che allo strumento indicatore per i due casi di FET a canale N ed a canale P. SW2 A quattro posizioni, tre vie, delle quali una non utilizzata. Serve a sce-gliere tra le quattro portate possibili di fondo scala per lo strumento indicatore e tra le quattro diverse possibilt di cari-co di drain per il FET. SW3 A tre posizioni, sei vie, delle qua-li una non utilizzata. Serve alla scelta della grandezza caratteristica del FET da sottoporre a misura. Per quanto detto nella descrizione pre-liminare, necessario effettuare la misu-ra di Vp, prima di Gm in quanto la se-zione del potenziometro RI60 messa in circuito per questa misura, verr traspor-tata tale e quale in serie allo strumento indicatore per poter effettuare la misu-ra di Gm. SW4 A due posizioni, quattro vie, delle quali una non utilizzata. Definisce il collegamento dello strumento come volt-metro oppure come amperometro per la misura rispettivamente di tensioni e di correnti. Il FET da analizzare viene collegato allo strumento, sia mediante due zoc-coli collegati secondo i due schemi pi comuni di connessione dei piedini, op-pure mediante collegamenti flessibili vo-lanti che fanno capo alle boccole con-trassegnate S, G, D. Il potenziometro RI60 adoperato per la misura del pinch-off e della con-duttanza mutua secondo quanto spie-gato nellintroduzione. I due diodi D9 e DIO montati in op-posizione servono alla protezione dello strumento di misura contro i sovracca-richi, in quanto la tensione ai loro capi non potr mai superare la tensione mi-nima in cui avviene la conduzione. In caso di tensione maggiore almeno uno dei diodi passa in conduzione diretta, assorbendo tutto il carico eccessivo ed al limite, sacrificandosi al posto del ben pi costoso strumento di misura. MECCANICA Lintera apparecchiatura disposta dentro un contenitore