【原创】万能半导体测量电路(6楼更新)

locky_z · 发表于 2008-6-7 16:59

坛上贴出的用表测量晶体管的电路，电路虽然都很简单，但功能都很弱，大部分只能定性测量配对，不能定量测量配对；只能测量某类型管子，如果测量另一种类型需要重新接线；使用起来不方便。
我设计这个电路虽然复杂一点，但能够测量PNP\NPN\PMOS\NMOS类型管子，并且测量条件是固定集电极/漏极电流方式，比恒定基极电流测量方式更规范。
测量NPN时，需要XMM1,J1 J2达到N型，选择需要测量的Ic量程电阻，插上管子，XMM1上的电流值正比于管子的hfe。
测量NMOS,需要XMM2，但此时无需要测量栅极电流，因此XMM1短路，J1 J2打到N型，插上管子，XMM2上的电压就是对应改漏极电流下的Vgs。
测量PNP和PMOS和N型一样，只不过J1 J2选择P型。
如果想配对BJT管子的Vbe,方法和MOS一样。

电路图如下：
未定标题1.png

J3 J8 J9分别是电流量程开关，J1 J2是双刀双择开关，控制测量是P型还是N型。
XMM1是电流表；XMM2是电压表，实际测量时看要测什么数据，只需其中一个就行了。

为了说明测量原理，分别说明一下这个电路测量NPN和NMOS时的原理，J1 J2打到下面，即如下电路：

  此时U1的反向输入端的电位是恒定在Vcc-1V，U1和被测管组成一个闭环，所以量程电阻上的压降也是1V，根据选择的量程电阻，测管集电极电流固定为100mA、10mA、1mA、10uA。此时XMM1上的电流就是基极电流，可以直读基极电流，就得到管子的hfe。
  如果此时被测的是NMOS,那么直读XMM2就是对应Id=100mA、10mA、1mA、10uA下的Vgs电压。这个10uA下对应的电压可以认为是这支管的开通电压。
  此时U2差不多可以忽略，无论此时U2输出端是Vcc电平还是0电平，因为有二极管的作用，只有当U2输出0时，才会对U1输出有最大分流，但不会影响XMM1的基极电流测量。并且在U1的闭环内，U1完全有能力驱动后面的管子。如果是测量NMOS,即使此时U2输出0电位，会对U1的输出电压有1/2的分压，但U1最大输出电压有13V,分掉一半，仍旧有0-6V的Vgs电压驱动被测管。
  C1 R15是防止振荡的补偿电路。

如果测量P型管，J1 J2打到P型位置，电路图简化如下图

此时由于D1作用，U1不起作用，U2起作用，其反向输入端接的R2上的1V基准电压，原理描述和NPN类似

因为测量N型时，运放的输入端接的电位接近Vcc,所以要求运放的共模输入电压能达到Vcc，但测量P型时，又需要运放的共模电压为0，如果用rail-to-rail input的运放，那么U1 U2可以合并成一个即可，但rail-to-rail input的运放价格较贵，所以分别用一只TL072和LM358代替。并且运放输出端各自需要二极管隔离。

这个电路测量耗尽型FET管还不行，还未想到如何将JFET管的测量整合进去。

j10 · 发表于 2008-6-7 17:18

应该给locky_z 再奖励一枚勋章！
请问这两块运放是否可以用tl082和5532代。

wang.cheng.1 · 发表于 2008-6-7 17:51

谢谢!为什么要用两个不同类型的运放大啊.

goldwayzhang · 发表于 2008-6-7 18:06

非常适用的电路，学习了。希望能够尽快整合JFET。期待中

脾气牛 · 发表于 2008-6-7 20:15

请Locky_z大师指导下，改了您的电路，能不能测量耗尽型FET？

locky_z · 发表于 2008-6-7 21:39

”脾气牛“的电路可以，但如果加多两个正负5V电源的话，运放直接可以用1/2个LM358就行了。

但我不喜欢太多电源，因此再思考了一下，要整合JFET，结果还是需要我在智能图示仪里面采用的"浮动发射极电压驱动“，改进电路如下：
[localimg=680,441]1[/localimg]
  被测管的发射极/源极由互补MOS驱动，并且巧妙利用MOS管的开通电压，使被测管的发射极电位被至少垫高到3V或者Vcc-3V。
  运放整合成一个OP07的运放，因为OP07的共模电压范围为Vee+1V~Vcc-1V，为保证其工作正常，被测管集电极串联两个二极管，以便获得至少1V的压降，这样OP07就能正常工作了。
  OP07输出摆幅达到Vee+1.2~Vcc-1.2V，这样对于测量JFET管，其最大栅-阴负压达到1.8V,基本可以满足测量需要，如果想更大的负压范围，那么可以在互补MOS管源极串联更多二极管或者栅极用+3V或者Vcc-3V来驱动。
  基准电压用双向恒流源形式，在R2上产生正负1V的基准电压。

  还有一个问题是XMM1电流值和Hfe成反比，不能进行Hfe直读，还在思考如何再弄一个电路将XMM1的数值取倒数，以便可以直读Hfe。

mygod2008 · 发表于 2008-6-7 22:06

出成品或PCB吧!!!要一个!

sdpsc · 发表于 2008-6-8 11:15

如果可以做出来的话，不用电脑能直接读数就方便好多了，起码可以带上这东东去买管

机仔 · 发表于 2008-6-8 13:27

如果套件或PCB上整合电流电压表的话就太好了

locky_z · 发表于 2008-6-8 14:06

这个电路是配合万用表的，和电脑无关，
如果整合电流表、电压表的话，要注意电表供电需要独立供电。因为测量Ib和Vgs电压都是浮地的。

还有一个最不好的地方就是hfe读数不方便，因为hfe=Ic/Ib，Ic固定，电流表测出的是Ib,Ib反比于Hfe,也就是说需要计算才得到hfe。不能直读Hfe,使用起来会觉得不方便。

但测量FET管的Vgs以及夹断电压等就是直读的。

这个电路我还未实践过，有心人可以自己做一个试一下。个人觉得会比何兴华的板方便使用。