АМПЕРВОЛЬТОММЕТР ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Советский патент 1971 года по МПК G01R15/12 G01R15/12 

Предлагаемое устройство относится к измерительной технике и предназначено для намерения амплитуды постоянного и перемениого тока или -напряжения, величины сопротивления постоянному току, а также для нзмерения Параметров транзисторов и определения лх годности. При этом измерение параметров триодов производится без выпаивания транзисторов из радиосхемы.

В настояш,ее время известны приборы, которые позволяют решать перечисленные зада чи лишь частично. Малример, извесгвы многопредельные авометры АВО-5, Ц-51, Ц-52, Ц-437, предназначенные для измерения тока и напряжения в пенях постоянного тока, сопротивления постоянному то.ку, эффективного значения напряжения синусоидальной формы. Известны также специальные приборы, предназна-ченные для измерения параметров транзисторов. В частности, малогабарит 1ый испытатель параметров плоскостных триодов Л-2-1 позиоляеч контролировать пробой эммитером п коллектором и измерять динамический .коэффициент усиления .по току а, выходную .проводимость и обратный ток коллектора.

Во всех известных приборах для проверки параметров триодов необходимо выключить (выпаять) траизистор из радиосхемы. Операция выпаивания триода является трудоемкой и дорогой.

Предлагаемый прибор позволяет осундествлять проверку транзасгоров без выпаивания их из схемы, приче.м одновременно нрибор выполняет функции обычного авометра. При это.м измеряегся дифференциальный козффицпснг усиления но , обратны ток кол.тектора 11 определяется .пробой или разрыв переходов транзисгора.

Отличительная особенность предлагаемого ампервольтоммегра состоит в том, чю он снабжен усилителем пере.мевного тока, модулятором, генератором пернодических .колебаннй и .дополнительным переключателем, при этом вход усилителя нере.менного тока через нереключатель рода рабит соединен и первом положении с образцовым резистором, включенным между клем.мой базы и общей точкой источников питаиия, во .втором иоложении .переключателя-с выходом модулятора, измерительный вход KOTOpoio соединен через дополнительный переключатель соответственно с одни.м или двумя низкоо.мнымн образцовыми резисторами, включенными через этот лереключатель между коллекторной и базовой «леммами последовательно с двумя или соответственно одной секциями источника запирающего транзистор напряжения, а свободные зажимы источников питания через .переключатель рода работ в нервом его положении соедннены соответственно с коллекторной клеммой и через высокоомный резистор и генератор периодических колебаний-с эмиттерной клеммой, при этом второй выход геиератора соединен с управляющим входом модулятора. Такое соединение позволяет иснользовать выпрямитель и усилитель авометра одновременно для измерения дифференциального коэффициента усиления триода и обратного тока коллектора. Кроме того, такое соединение позволяет исключить погрешность измерения обратного тока коллектора от омических сопротивлений, шунтирующих переход коллектор - база триода, путем переключения дополнительного переключателя и считывания при этом показаний прибораВторая особенность предлагаемого авометра состоит в том, что нрн измерении обратното тока коллектора зажим источника, соединенный с коллекторной клеммой через образцовые резисторы, одновременно соединен через переключатель работ с дополнительной клеммой Прибора, подключаемой к шине питания радиосхемы. Это позволяет уменьшить погрешность измерения обратного тока коллектора транзисторов. Третья особенность прибора состоит в том, что при измерении дифференциального коэффициента усиления по току коллекторная клемма присоединена к источнику питания через переключатель рода работ и делитель, подключенный к источнику питания через дополнительный переключатель во втором его положении, а токоограничивающий резистор, включенный между эмиттериой клеммой и источником питания, и образцовый резистор, соединенный с базовой клеммой, зашунтироваяы индивидуальными резисторами через дополнительный переключатель во втором его полож ении. Это позволяет осуществлять измерение параметров триодов, отключенных от схемы, при номинальных работы, а при проверке транзисторов, включенных в радиосхему, измерение проводить при уменьшенном в несколько раз коллекторном -напряжении и увеличенном в несколько раз эмиттерном токе. Хотя коэффициент усиления транзисторов зависит от режима работы, однако влияние резисторов, шунтируЮЩих триод в реальной схеме, ослабляется в несколько раз, и поэтому е целом точность измерения коэффициента усиления получается удовлетворительной. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенного авометра; на фиг. 2- схема измерения обратного тока коллектора триода, включенного в реальный усилительный каскад по схеме с общим эмиттером. Авометр содержит: источники питания 1 и 2, кнопку включения питания 3, измерительный прибор постоянного тока (микроамперметр) 4, выпрямитель переменного сигнала в постоянное напряжение 5, переключатель работ 6, усилитель переменного тока (усилитель несущей частоты fo) 7, модулятор 8, генератор периодических колебаний частоты /о стабильной амплитуды 9, дополнительный переключатель 10, измерительные резисторы 11 и и 12, образцовый резистор 13, зашунтированный резистором 14, токоограничивающий (высокоомный) резистор 15, зашунтированный рсзисторо:м 16, последовательно соединенные низкоомные резисторы 17 и 18, первый делигель 1нитания на резисторах 19-21, второй ннзкоомиый делитель питания на резисторах 22 и 23, зашунтированный конденсатором 24, входные клеммы 25 и 26, клемму базы 27 для проверяемого транзистора, Коллекторную клемму 28, эмиттерную клемму 29 и дополнительную клемму Зи. Переключатель работ 6 имеет 11 направлений на нять положений. В нервом (левом) полол ении измеряется коэффициент усиления транзистора, во втором - обратный ток коллектора, в третьем - переменное напряжение, в четвертом - постоянное напряжение и в нятом, - сопротивление постоянному току. Дополнительный переключатель 10 имеет пять нанравлений на два положения. В первом (нижнем) полоЖвнии контуры из резисторов 13 и 14, 15 и 16 разомкнуты, цепь из резисторов 22 и 23 отключена от источника 1, измерительные входы модулятора 8 подключаются к одному образцовому резистору 17, а резисторы 17 и 18 включаются последовательно в цепь с двумя резисторами 20 и 19. В верхнем полол ении переключателя 10 резисторы 13 и 15 зашунтированы соответственно резисторами 14 и 16; цепь из резисторов 22 и 23 и кнопки 3 подключается к источнику 1; входы модулятора 5 подключаются к цепи из двух образцовых резисторов 17 и 18, которая соединяется теперь только с одним резистором 19. Управляющие входы модулятора 8 соединены с тремя зажимами первой выходной обмотки 31 генератора 9, а вторая выходная обмотка 32 генератора включается последовательно .в цепь с резистором 15 и источником 2. Минусовой зажим источника 2 соединен с плюсовым зажимом источника 1. В качестве источников питания 1 н 2 ъ частном случае используются батареи сухих элементов. Поэтому дальше для краткости вместо названия «источник применяем термин «батарея. Генератор и усилитель питаются от батареи / через кнопку 5. Входная клемма 26 соединена непосредственно с минусовым зажимом батареи /. К выходу выпрямителя последовательно подключен резистор 12. В первом положении переключателя работ 6 измерительный прибор 4 подключается через резистор 12 к выходам выпрямителя, входы которого соединяются с выходами усилителя 7. Входы усилителя 7 подключаются к образцовому резистору 13, который присоединен с одной стороны к общему зажиму батарей 1 и 2, а с другой стороны - к базовой клеммеКоллекторная клемма подключается к общей точке резисторов 22 и 23 и конденсатора 24.

стору 15. Если к данным клеммам присоединить проверяемый транзистор, то получим включение триода wo схеме с общей базой.

В отличие от первого полол ения, во втором положении переключателя 6 входы усилителя 7 подключаются к выходам модулятора 8, базовая клемма подключается к общему зажиму батарей / и 2, коллекторная клемма подключается -к образцовому резистору 17, эмиттерная клемма отключается от схемы, а дополнительная подключается к резистору 18.

В третьем .положении переключателя 6 измерительный прибор 4 подключается через резистор 12 к выходам выпрямителя 5, входы которого Подключены к входным клеммам 25 и 26. Остальные входы и выходы переключателя размыкаются между собой.

В четвертом положении переключателя 6 прибор 4 подключается через резистор // к клеммам 25 и 26. В пятом положении переключателя 6 .верхний зажим прибора 4 подключается к клемме 25, а нижний зажим прибора 4 подключается к общей шине батарей 1 и 2. Все остальные входы переключателя работ размыкаются друг от друга.

Процесс измерения коэффициента усиления по току выпаянного из схемы транзистора, подключенного соответственно к клеммам 27-29, происходит следующим образом.

Переключатели 6 и 10 ставятся в первое положение. При нажатии кнопки 3 включаются генератор 9 я усилитель 7, а в эмиттерной цепи транзистора протекает постоянный ток номинальной величины /э„ и переменный ток iai постоянной амплитуды с генератора 9, причем

7 и „ 32

Эо - - И 1з, - -- ,

где

t/2-напряжение батареи 2,

f/32-а мплнтуда колебаний частотой fo на зажимах выходной обмотки 32 генератора,

Ri5-сопротивление резнстора 15, составляющее несколько килоом.

Приведенные выражения справедливы по той причине, что сопротивление Ris в несколько десятков раз превышает входное сопротивление триода, включенного по схеме с общей баз-ой, составляющее несколько десятков ом.

Напряжение на коллекторе проверяемого триода является постоянным по величине, так как резистор 23, включенный в его коллекторную цепь, имеет малое сопротивление, и кроме того, резистор 23 специально защунтирован электролитическим конденсаторо-м 24, имеющим пренебрежимо 1малое сопротивление переменному току частотой fo. Величина коллекторного напряжения близка к напряжению батареи 1 и соответствует номинальному режиму триода. В случае, если напряжение бабатареи / значительно превыщает это справочное значение, следует использовать только часть элементов или же ввести дополнительный делитель напряжения. Для этой же цели

можно увеличить сопротивление резистора 23 и гасить на нем избыточное напряжение.

База триода соединяется с общим заллтмом батарей / и 2 через образцовый резистор 13,

по которому протекает постоянная (/бо ) и переменная (/б, ), составляющие базового тока. Создаваемое при этом переменное напряжение (f/6i-t6i/ i,) усилпвается усилителем 7, выпрямляется и измеряется прибором постоянного тока 4. Отношение амплитуды переменного сигнала в цепи базы к известной амплитуде сигнала в цепи эмиттера определяет значение коэффициента усиления, так как

гб, t/б, 15

1-а

.

гэ,

Шкала прибора 4 градуируется либо в единицах а. либо в единицах р. Пои измерении коэффициента усиления

тоанзистооов. включенных в радиосхему, возникает большая погрешность, обусловленная, в очередь, наличием элементов, включенных между базой и эмиттеоом триода. Для уменьшения погрешности измерения

коэффициента усиления транзисторов, включенных в реальную схему, следует увеличить ток / э„ в несколько раз- Это достигается в приборе пеоево.дом переключателя 10 в верхнее положение. При этом резистор 15 щунтируется резистором 16, благодаря чему в необходимое число раз увеличивается ток /э, и одновременно ток is, . Для того, чтобы проводить измерение коэффициента ее пли р на прежней щкале, в данном положении переключателя резистор 13 шунтируется резистором 14. Кроме того, для уменьшения утечки постоянной составляющей эмиттерного тока по резисторам, щунтирующим в реальной схеме участок эмиттер-коллектор трнода, в верхнем положении переключателя 10 производится подключение к батарее / делителя на резисторах 22 и 23. При этом коллекторное напряжение триода и, следовательно, утечка тока уменьшаются в несколько раз.

ИзМерение обратного тока коллектора производится во втором положении переключателя, работ 5. На фиг. 2 представлена схема части прибора, соединенного проводами-щупами 33 с узлами реального усилителя, содержашего проверяемый транзистор 34, резисторы 35-38 и клеммы рабочего питания 39, 40Как видно из схемы, база триода соединяется с общим зажимом батареей 1, 2, а коллектор транзистора через два низкоомных резистора

17 и 18 соединяется с общей точкой резисторов 20 и 21. При нажатии кнопки 3 к коллекторному переходу прикладывается запирающее напряжение. При этом по резисторам протекает ток запертого коллектора /кз и ток /gg,

обусловленный проводимостью резистора 36 в цепи обратной связи усилителя, причем

36 - - Ток по резистору 35 протекать не выходу источника питания - делителю иа резисторах 19-2/, При этом получим иа клемме 39 наиря/кенне, рзвное напряжению па коллекторе триода, так как резисторы 17 и 8 имеют весьма Малое сопротивленпе (20- 40 ом). Заметим, что резистор 18 может быть замкнут накоротко с ломощыо контактов иереключателя 10, если его включить параллельно резнстору 18. Ток, протекающий ио резисторам 38 и 37, не нр.оходит по измерительному резистору 17 и поэтому не создает логрешностп измерения обрагиото тока. Падение ностояиного напряжения (Jn иа резисторе 17, равное ироизведению 17(Л;з ) преобразуется модулятором 8 в переменный сигнал несущей частоты /о, усиливается усилителем 7, демодулируется выпрямителем 5 н нзмеряется прибором 4. Для того чтобы при нзмереняи устранить паразитную составляющую от тока /зе, зачастую нревосходящего обратный ток коллектора в несколько раз, переключатель 10 ставится в верхнее ноложеиис и производится второе нзмереннс. Прп этом зашфающее коллектор напряжение UK, снимается с резистора 19, а входы модулятора подключаются к цепи из двух образцовых резисторов 17 и 18. Разность двух показаний ирибора 4 однозначно оиределяет искомое значение тока коллектора запертого триода. При практической реализации схемы удобно взять резистор 19 одинаковым с резистором 20, а резистор 17 одинаковым резистору 18. В этом случае чувствительность пзме)ения тока в системе звеньев 8-7-5-12-4 получается одииаковой как в первом ноложении иереключателя 10, так и во втором его положении. Тогда в случае измерения обратного тока коллектора триодов, выпаянных пз схемы, достаточно выполнить только одно нзмереине I нижнем положении иереключателя 10. Таким образом, тюдключениый к -батарее / делитель иа резисторах 19-21 является источггиком ннтания с тремя секциями, причем отноигение наиряжения первой секции (резистор /9) К суммарному паиряженню первой и второй секций (резисторы 19 и 20 является неизменным. Если 11сточ ти питаиия / имеет несколько выходов (отводов от секций батареи) с требующнмнся уровнями постоянного напряжения, то необходимость в делнтеле на резисторах 19-21 отпадает. При этом величпна ютношеиия шапряженнй на нервом и втором выходах такого источннка / должна быть стабильиой. В том случае, если соиротивление постояииому току всех цепей, тнунтнруклцих участок коллектор--база проверяемого триода, является большим, необходимость в подключеиии клеммы 39 (или клеммы 40-ирн проверке эмиттерцого повторителя) « псточнн(Ку питания отпадает. ляет определять пробой или разрыв его переходов. Данная проверка совмеш.ается с операцией измерения коэффициента усилеиия по току. При этом пробою или разрыву .либо из переходов коллектор-база, эмиттер-база или участка коллектор-эмиттер соответствует зашкаливание прибора 4 или нулевое положение его стрелки. Паиример, при пробое участков Коллектор-эмиттер или коллектор- база у триода перемецный сигнал на всех его электродах равен нулю, так как конденсатор 24 выбирается больщой емкости с тем, чтобы его сопротивленце на частоте /о составляло доли ома, т. е. нреиебрежимо малую величину ио сравнению с сопротивлением резисторов 13 и 14. Повреждение стрелки прибора 4 при защкалнваниИ в случае пробоя перехода эмиттер - база, а также ири измерении обратного тока коллектора в случае пробоя перехода коллектор-база предотвращается тем, что в усилителе иеременного тока 7 происходит ограничение выходного снгна.ла. Часто специальный ограцичитель сигнала в усилитель 7 вводить ие требуется, поскольку ограничение наступает автоматически из-за того, что источник питания 1 иизковольтный. Усилитель 7 с целью увеличения помехозащищеиности всего измерительного тракта может выполняться узкополосным, с центральной частотой fo. В третьем цолол еиии переключателя 6 производится измерение перемеиного напряжепня, подаваемого на входные к.теммы 25 и 26 (с.м. фиг. 1). При этом сигнал через переключатель работ ноступает на входы выпрямителя 5, выпрямляется, фильтруется и с помощью резистора 12 измеряется прибором 4. В четвертом положении переключателя 6 с помощью образцового резистора // производится измереиие постояциого иаиряжения. иодаваемого на входные клеммы. В пятом пологкенни переключателя 6 производится измерение сопротивления резисторов. подключенЕ1Ыл к 1клсммам 25 и 26. При этом образуется контур: МИНУСОВОЙ з.-жпл батареи /-клемма 26 измеряемый печистор - клсмма 25 - прибор 4 - плюсово зажим батареи /. На фиг. 1 не показаны злемеиг:., -i..) измерения силы тока. Измеренне в;-.личины 1и.)стояиного тока производилось бы , . положении иереключателя рябпг. л ля чего источник измеряемого тока иадо было бь подключить к клемме 25 н доиолиите.)): ; лемме, соедииеииой с резистором 11 и Кита.ктом переключателя 6. Для измерения велпчины перемеиного тока иеобходимо ввести еще две клеммы и третий многоиолюсный переключатель на входе, который одновремеино должен служить и для изменения пределов измерения.

Предмет изобретения

1. Ампервольтомметр постоянного и переменного тока, содержаuuiii источники постоянного напряжения, выпрям итель иеременного тока, измерительный прибор постоянного тока, переключатель рода работ, клеммы и образцовые резисторы, отличающийся тем, что, с целью измерения параметров транзисторов, он снабжен усилителем переменного тока, модулятором, генератором периодических колебаний и дополнительным переключателем, Ири этом вход уоилителя перемениого тока через переключатель рода работ соединен в первом положении с образцовым резистором, включенным между клеммой базы и общей точкой источников питания, во втором Положении переключателя - с выходом модулятора, измерительный вход которого соединен через дополнительный переключатель соотзетственно с одним или .двумя иизкоо гными образцовымН резисторами, включенными через дополнительный .переключатель между коллекторной н базовой клеммами последовательно с двумя или соответственно одной секциями источника запирающего транзистор напряжения, а свободные зажимы источников питания через переключатель рода работ в первом его положении соединены соответственно с коллекторной клеммой и через

высокоомныи резистор и генератор периодических 1колебаний - с эмиттериой «леммой, при этом второй выход генератора соединен с управляющим входом модулятора.

2.Амнервольтомметр по н. 1, отличающийся тем, что, с целью хменьшения иогрещности измерения -обратного тока коллектора транзисторов, зажим Источника, соединенный с коллекторной а леммой через образцовые .низкоомные резисторы, одновременно соединен через переключатель работ во нторолг его положении с дополнительно клеммой прибора, подключаемой при проверке транзисторов к щиие иитан 1я радиосхемы.

3.А-мперБольтом.метр по п. 1. от.п/чоющийся тем, что, с целью у.еньще я погрешности измерения дифференциального коэффициента усиления транзисторов, вкл оченных в радиоc e iy, коллекторная клемма пр соедпнена к источнику п тания через 11ерекл очатель рода работ ) делитель, подключенный к нсточн ку иитаиия через дополннтельный переключатель во втopo его положеии, а токоогращцчнпающий резистор, включенный эмиттерной клеммой и сточннком нитания, и образцовый резистор, соединенный с базовой клеммой, защунт рОБань 1 ндивндуальным 1 резисторами через дополнительный нереключатель BQ втором его пологкении.

l/S.f