Устройство для измерения коэффициента передачи тока транзисторов Советский патент 1983 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в измерителях коэффициента передачи тока транзисторов. Известно устройство . измерени коэффициента передачи тока транзист pa, содержащее стабилизатор тока эмиттера, стабилизатор напряжения коллектора, состоя1Щй из омического делителя ; источника опорного напряжени, усилителя постоянного тока, источника напряжения, триггер, поро говую схему, усилитель с переменным коэффициентом усиления , генератор пилообразного напряжения и интегратор. Вход усилителя с переменным коэффициентом усиления соединен с базой испытуемого транзистора, а вы ход через пороговую схему - с одним входом триггера, другой вход которо го соединен с выходом стабилизатора тока эмиттера, а выход триггера под ключен к интегратору и через генератор пилообразного напряжения к управляющему входу усилителя с пере менным коэффициентом усиления. Выход интегратора соединен с измерительным прибором и омическим делите лем стабилизатора, напряжения коллек тора 1 . Однако это устройство не обеспечивает Измерение дифференциального коэффициента передачи тока транзисторбв в режиме малого сигнала, а испытуемое транзисторы могут быть включены только по схеме с общей базой. Известное устройство характеризуется недостаточной точностью измерения базового тока, а с гедовательно, и статического коэффициента передачи тока транзисторов из-за наличия теплового обратного тока коллектор - база испытуемого транзистора и входного тока измерительного усилителя. Кроме того, в этом устрой стве требуется применение сложного следяще -о. стабилизатора напряжения коллектора, что приводит к дополнительным погрешностям. Известно устройство для измерения коэффициента передачи тока транзисторов, содержащее источник коллекторного напряжения, измерители тока коллектора и тока базы, ретулируемаЛ генератор импульсов и измерительный резистор, соединённый через экранированную линию связи с базовым зажимом испытуемого транзистора, операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен измерительный резистор, точка соединения которого с экранированной линией связи подключена к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход кото рого соединен с выходом регулируемог генератора импульсов и с экраном лиНИИ,связи, которое обеспечивает измерение коэффициента передачи тока транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, причем благодаря применению экранированной линии связи, включенной определенным образом, обеспечивается высок;ая помехозавдтиенность при дистанционном контроле. 2 . Однако это устройство не обладает достаточной тс чностью и не обеспечивает изменение дифференциального коэффициента передачи тока транзнсто ров в режиме малого сигнала. Известно также устройство, содержащее сдвоенный стабилизатор тока, соединенный с клеммой для подключения коллектора испытуемого транзистора и инвертирующим входом первого операционного усилителя, к иеинвертирующему входу которого подключен источник опорного напряжения, а с его выходом соединены инвертирующий вход второго операционного усилителя и один из, выводов блока нагрузок, другой вывод которого присоединен к клемме для подключения базы испытуемого транзи.стора и к неинвертирующёму входу второго операционного усилител, 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 з . Однако такое устройство не обладает достаточной точностью, поскольку в нем не учитываются тепловой обратный ток и входные токи операционных усилителей. Наиболее близким по техническому к. предложенному является устройство для измерения коэффициента передачи тока транзисторов, содерсццее источник опорного напряжения, управляекялй 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 подклюен интегратор через аналоговый ключ, соединенный также со схемой управлег ния 4j . Недостатками этого устройства явяются ограниченные функциональные озможности, обусловленные тем, что но не обеспечивает измерение диференциального коэффициента передачи режиме малого сигнала, а также J P высокая точность измерений, так как в нем ке учитываются обратный тепловой ток перехода коллектор - база испытуемого транзистора и входные операционных усилителей.

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

Поставленная цель Достигается тем, что в устройство для измерения коэффициента передачи тока транзисторов, содержащее источник опорного напряжения, управляемый стабилизатор тока, соединенный выходом с клеммой для подключения змиттера испытуемого 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 аналоговый ключ, соединенный также со схемой управления, введены переключ тель, преобразователь напряжения в ток и повторитель тока, имеюсдай три входа и один выход и состоящий из операционного усилителя и полевого транзистора, причем первым входом повторителя тока является неинвертирующий вход операционного усилителя, вторым входом - его инвертируювщй вход, третьим входом и выходом шток полевого транзистора, затвор которого присоединен к выходу операционного усилителя, кроме того,-управляемый стабили затор тока снабжен вторым управляющим входом, который соединен со схемой управления, переключатель одним из своих входов подключен к выходу управляемого стабилизатора тока, другим входом - к клем ме для подключения базы испытуемого транзистора и к третьему, входу повторителя ; а выходом - к второму входу повторителя тока, выход которого соединен с входом измерительного операционного усилителя и с выходом преобразователя напряжения в ток, подключенного входом к интегратору, источник опорного напряжения соеди нен с первым входом повторителя тока и соответствующим выходом схемн 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 чен блок 4 нагрузки, аналоговый ключ 5, интегратор 6, преобразовател 7 напряжения в ток, повторитель 8 тока, состоящий из полевого транзистора 9 и операционного усилителя ,

схему 11 управления. Испытуемой транзистор 12 подключен к соответствукицим клеммам и .соединен с устройством через трехпроводную Экранированную линию связи 13. Это обеспечивает возможность измерений параметров при дистанционном контроле и повышает помехозащищенность устройства. Переключатель 14 осуществляет переход от одной схемы включения испытуемого транзистора 12 к-другой.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние задается схемой -li управления, при зтом аналоговый ключ 5 открыт, yпpaвляe 5зIй стабилизатор 1 тока и источник 2 опорного напряжения выключены, испытуе1«лй транзистор 12 обесточен.

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

Сигнал с первого выхода схемы 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 напряжение коллектор - база Ице (при нахождении переключателя 14 в положение 15-16 - режим с общей базой) либо коллектор - эмиттер (при нахождении переключателя 14 в положении 15-17режим с общим эмиттером). При этом появившийся обратный тепловой ток перехода коллектор - база совместно с входными TOKeiMH операционных усилителей 10 и 3 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 3, охваченного отрицательной обратной связью через измерительный резистор блока 4 нагрузок. Так -как аналоговый,ключ 5 открыт, то операционный усилитель 3 охвачен дополнительной отрицательной обратной связь через последовательно соединенные аналоговый ключ 5, интегратор 6 и преобразователь 7 напряжения в ток, в результате чего воздействующий на инвертирукйций 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 операционнЁ х усилителей 10 и 3. Таким об разом, аналоговый ключ 5, интегратор 6 и преобразователь 7 напряжения в ток осуществляют функцию запоминания тока.

Третий сигнал с выхода схемы 11 управления включает по первому йходу управления стабилизатор 1 тока эмитгера, импульс тока с которого.подает-, ся в цепь эмиттера испытуемо о транзистора 12, включенного при нахожде- Ю НИИ переключатег я 14 в положении 1516 по схеме с общей базой. При нахождении переключателя 14 в положении 15-17 импульс тока эмиттера вызывает через операционный усилитель 15 10 и полевой транзистор 9 повторителя тока 8 импульс напряжения на базе испытуемого транзистора 12, соответствующий току эмиттера, т.е. испытуемый -транзистор 12 оказывается вклю- 2о ченным по схеме с общим эмиттером. В обоих случаях ток базы транзистора пропорциональный величине 1/(1 + + i2.ie ) протекает через повторитель 8 тока и измерительный резистор бло- 25 ка 4 нагрузок, импульс напряжения с которого снимается на выход устройства.

При измерении дифференциешьного (11213 коэффициента передачи тока испытуемого транзистора 12 в режиме малого сигнала схема 11 управления формирует следующую последовательность управляющих сигналов. .

Первый сигнал с выхода схемы 11 35 управления включает источник 3 опорного напряжения, вызывая действие, аналогичное описанному.

Второй сигнал (возможно одНовре- Q енно 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 статиеского 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 1 управления включает по второму входу управляемый стабилизатор 1 тока, приращение импульса тока с которого подается в цепь эмиттера ирпытуемого транзистора 12. В результате приращение тока базы транзистора пропор иональное величине 1/(1 + ) создает импульс напряжения на измерительном резисторе блока 4 нагрузок которыр 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 транзисторов и входных токов измерительного операционного усилителя, которое особенно заметно при больших значениях коэффициентов передачи тока транзисторов и малых эмиттерных токах, т.е. при малых базовых токах, и может внести погрешность измерения до 10% и более. Это позволяет значительно повысить точность измерений, не предъявляя высоких требований к измерительному операционному усилителю.

Малые входные сопротивления устройства со стороны базового и эмиттерного зажимов испытуемого транзистора позволяют через трехпроводную экранированную линию связи проводить дистанционные измерения- параметров . 2i9 расстоянии до 60 м, при этом время измерения не превышает 500 МКС. Пределы измерения указанных параметров от О до 1000 при точности измерения 0,2%.

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.