[原创]年度制作：晶体管PC参数测量仪

locky_z

趁春节长假期间，用洞洞板作了一个PC机晶体管图示参数测试仪（手头没有相机和扫描仪，以后再上电路和实物）。其中用了一天半时间搭测试电路和PC机联调程序测试DAC和ADC元件，确定了方案后再用了1天时间设计好电路和焊好洞洞板，后面几天都是写程序。

  电路元件很少，核心是一块串行多通道DAC（邮购拆机的M62359）和一块串行多通道ADC(美信样品MAX188)，ADC基准电压就用拆机KA431，还有两个78L05和78L12对上述ADC DAC供电，电源用+20V 3A笔记本电源，M62359输出驱动1只大功率管做跟随器扩展电流，总共7只有源元件和20只电阻电容，整块板面积手掌大，临时装在一个坏硬盘的铸铝外壳上，功率管就装在上面顺便可以散热。PC机通过打印口用8芯网线电缆（只用6芯）连接电路板来控制
  这个电路的DAC选择和调试费了比较多功夫，曾经试过TDA1543，但与PC机联机调试不成功，也用过MC144110，PC机可以控制它，但输出电压<5V，要加运放电压放大，导致电路复杂，后来邮购到M62359,是8通道DAC的,他可以输出0-12V电压，电流达2.5mA,这样接一只跟随器作电流扩展远远比加运放进行电压放大简单得多。并且输出电压有12V,扣除功率管压降，估计至少有10V可以控制，一般测量都可以满足了。电路使用DAC两个通道，一个通道控制Vbe电压（这个通道用不用扩流，小电流就可以了），一个控制Vce电压（这个通道要加跟随器扩流).
  ADC手头有2块美信样品的MAX188和一些拆机LTC1090,都是8通道串行控制的ADC，LTC1090还没时间测试，但MAX188精度更高，所以选用了MAX188.电路使用4个ADC通道，分别测量串在基极回路上采样电阻两端电压，和测量串在集电极回路上采样电阻电压，通过这4个电压可以换算出Ib、Vbe、Ic、Vce这4个参数。
  使用串行控制是为了节约控制线，控制ADC要4条线，DAC要3条线，但其中时钟线和数据线可以共用，所以PC机和此电路板只需4条输出控制线(DAC片选线，ADC片选线，公共移位时钟线，公共数据线）1条数据输入线(ADC的转换结果),还有一条地线共6条线。PC机通过置、复位打印口的寄存器来控制ADC和DAC，通过软件模拟移位时钟和数据输出/输入。
  程序现在已经完成了以下模块：
1.二极管正向电压和电流曲线模块（下面是测量1N5401的数据和特性图)

[原创]年度制作：晶体管PC参数测量仪

正向压降Vf(V)        正向电流If(mA)
        0.411        1.901
        0.444        1.900
        0.472        2.325
        0.501        2.536
        0.542        2.748
        0.567        3.811
        0.591        5.087
        0.612        6.788
        0.630        9.553
        0.654        14.021
        0.666        18.701
        0.678        22.956
        0.689        28.275
        0.699        33.168
        0.708        42.742
        0.715        48.912
        0.720        55.508
        0.726        61.891
        0.732        68.273
        0.738        79.124
        0.741        86.146
        0.747        93.167
        0.750        100.188
        0.755        107.422
        0.759        118.698
        0.762        125.719
        0.765        133.379
        0.768        140.400
        0.771        148.059
        0.777        158.697
        0.780        166.357
        0.783        173.804
        0.786        181.463
        0.786        189.336
        0.791        200.612
        0.794        208.271
        0.795        216.356
        0.798        224.016
        0.800        230.824
        0.804        242.314
        0.804        249.973
        0.807        257.633
        0.810        265.292
        0.813        272.952
        0.816        284.654
        0.817        292.739
        0.819        300.611
        0.822        308.058
        0.825        315.930
        0.828        326.994
        0.828        335.504
        0.831        342.738
        0.832        351.036
        0.834        358.483
        0.837        370.185
        0.838        378.270
        0.840        386.142
        0.842        394.014
        0.843        402.100
        0.846        413.589
        0.848        421.248
        0.849        429.333
        0.852        436.780
        0.854        444.865
        0.855        456.993
        0.858        464.652
        0.858        472.950
        0.861        479.333
        0.864        486.992
        0.864        498.907
        0.867        506.567
        0.867        514.439
        0.870        522.311
        0.870        530.184
        0.873        542.524
        0.875        550.396
        0.876        558.056
        0.879        565.715
        0.879        573.800
        0.882        585.503
        0.884        592.949
        0.885        601.034
        0.887        608.907
        0.888        616.992
        0.891        628.694
        0.893        636.566
        0.894        644.651
        0.897        652.311
        0.897        660.608
        0.900        672.098
        0.900        680.183
        0.902        688.055
        0.903        696.140
        0.904        703.587
        0.906        716.140
        0.909        723.799
        0.909        731.459
        0.912        744.012
        0.912        750.608
        0.915        756.778
        0.918        768.906
        0.918        775.714
        0.921        787.629
        0.921        794.437
        0.924        800.608
        0.924        813.799
        0.927        819.331
        0.927        826.565
        0.930        838.692
        0.930        845.288
        0.933        858.267
        0.933        864.437
        0.933        871.033
        0.936        883.799
        0.938        889.756
        0.939        895.926
        0.942        908.692
        0.942        915.288
        0.945        928.054
        0.945        934.862
        0.948        938.266
        0.949        951.458
        0.951        957.202
        0.951        963.798
        0.954        976.564
        0.954        983.372
        0.957        995.287
        0.958        1001.883
        0.960        1008.266
        0.960        1021.032
        0.962        1027.840
        0.963        1033.798
        0.966        1045.925
        0.966        1053.159
        0.969        1065.287
        0.969        1071.670
        0.971        1078.266
        0.972        1090.819
        0.975        1096.350

alfa

花了很多时间收集了些相关资料和看了书，无奈不是学电子工程的，最后放弃了。

7r093

locky_z

不知能否申请到,
我也喜欢USB,
看CH341 PDF比较感兴趣，CH341好像没有DIP封装的吧？等样品到了再考虑改成USB

ET

我用CH341实验过，一片CH341加上一片MAX1284（12BIT ADC INTREF 都是公司申请的样片），随便编了个程序试了一下，很好用：）CH341提供的SDK里面已经封装了I2C和USB的协议，都不用去考虑USB的问题，只要直接调SPI 还有I2C的现成函数即可，作了一个简易的数据采集，程序很简单。
      个人认为自己动手DIY一些仪器还是很有意义的事情，大家可以一起探讨研究，相互学习，楼主起了一个很好的头啊
     通过DAC和ADC芯片进行数据采集和电压电流的变换有着广泛的用途啊，我认为可以把这个分成2个模块，DAC和ADC以及和计算机接口部分一个模块，具体的测量电路一个模块。DAC和ADC部分设计好后就可以基本不用动它了，基本上有4个DAC电压输出端和4个电压测量端就可以了。具体的测量电路部分考虑到不同的测试要求再慢慢研究完善起来，考虑到要测PNP NPN NMOS PMOS等等，这个测量的部分是得花点功夫的。
      RN55的电阻是1%误差的，5环电阻也是。作分压电阻用的话，还是用数字表好好测一下吧。     
      [em11][em11][em11]

kenny

locky_z

以下是引用ET在2006-2-5 13:30:00的发言：
用计算机直接控制可以方便的进行记录数值和曲线，真是太方便了，使劲地顶一下，[em11]
<I></I> <I></I> <I></I> <I></I> <I></I> <I></I> 设备可以慢慢在完善起来，最好能出个套件啊。另外建议是否能改成USB接口的，现在有些本子没有串口了。我用过CH341这个片子，可以作为USB到I2C或者SPI接口的桥接，相应的USB<I></I> 这些协议也完全透明不用考虑，编程的时候只要直接调用CH341DLL中的函数就可以直接对I2C<I></I> SPI这些协议进行操作，直接控制DAC<I></I> ADC这些，并且还有几条控制线可以到时候用在对继电器的控制。

我这是用并行口，我也不会USB编程，并口还有一个好处是以后改成DOS下程序的话，老爷机也可以用了。

这电路是根据我现有元件做的，想作多几套我都没有元件啦。

  顺便问一下，RN55这些电阻的精度如何，我手头有一些10K 20K拆机电阻，标着1002,2002,觉得有3位有效数字，但误差级别是多少
  还有5环电阻，后面一环是棕色，是表示1％误差吗？

fzm

支持出套件[em09]

赤兔

等套件呢

samjazz

ET

用计算机直接控制可以方便的进行记录数值和曲线，真是太方便了，使劲地顶一下，[em11]
      设备可以慢慢在完善起来，最好能出个套件啊。另外建议是否能改成USB接口的，现在有些本子没有串口了。我用过CH341这个片子，可以作为USB到I2C或者SPI接口的桥接，相应的USB 这些协议也完全透明不用考虑，编程的时候只要直接调用CH341DLL中的函数就可以直接对I2C SPI这些协议进行操作，直接控制DAC ADC这些，并且还有几条控制线可以到时候用在对继电器的控制。

gzjoker

楼主实在厉害，出个套件让大伙受益吧。

zjf001

支持

fu-80

locky_z

[原创]年度制作：晶体管PC参数测量仪

[原创]年度制作：晶体管PC参数测量仪

原理:
  基极上串连1K采样电阻，分别测量1K两端上的电压V1、V2，这样V2就是Vbe,而基极电流就是：(V1-V2)/1000 - V2/30000
  同样集电极串连3.4欧采样电阻，分别测量其两端电压V3 v4,这样V3就是Vce,集电极电流就是：(V4-V3)/3.4 - V3/30000
  根据上述4个数据就可以测量很多东西了，例如测二极管正向特性和电阻就是只测Vce和Ic；测N-MOS就和NPN一样，但只关心Vbe和Ic就行了。
  测量PNP可能麻烦一点，还在写程序，打算是PNP的发射极接C,集电极接地，不过一开始Vbe就设置成较高电压，集电极电压就从0慢慢升高直到V4>V4为止，这时候PNP管才正式导通。
  测光电耦合器是光电二极管接在集电极和地，而光敏三极管接在基极端测量
  J－FET较麻烦，打算是源极串连基准电阻后，像NPN一样接入测量。

下面谈谈使用中得缺点：
  因为基极采样电阻只有1K,而MAX188得精度只有1mv,还经过3倍分压，还有干扰，所以在基极采样电阻上的压降要达到10mV才可信，这样基极电流就至少得10uA才能有效测量。同样集电极采样电阻只有3.4欧，如果集电极电流小于3mA就是误差了。这样导致不能有效测量小功率管。
  DAC输出电流最大2.5mA,这样基极也最多2.5mA，测量Hfe较低的就不好办；集电极采样电阻3.4欧，这样在电流1A时，压降达到3V，留给测量管的只剩下5-7V了，
  
  现在正在构思1.1版本，基极采样电阻分两档，两个接线端b1/b2，采样电阻分别是10K和100欧，并且基极电流也加入扩流。最大输出120mA；集电极采样电阻也分两档c1/c2，采样电阻1K和1.4欧， Vce输出部分的扩充电流部分打算加入限流，以保护管子。这样将c1 c2 和 b1 b2组合有四种量程，满足Ib=1uA--100mA,Ic＝100uA--2A测量。但量程不用继电器切换，而是插到不同插座上，原来只使用4个通道ADC,现在用6通道ADC输入端，这样就不用增加继电器和控制线。新板打算放4个5位接线柱，用于接大功率管测量。还放一个DIP20锁紧插座勇于测量小功率管。这样就能满足除了To-3外任何管脚插法。
  
  原来还想扩充Vce电压范围到0-36V，但试了手头LM358, TL072,MC4558,LF353,LM833,NE5532等多种运放，都不能在单电源下、输入端<0.7V工作，所有的运放当输入端<0.8V就锁死了，必须断开电源才能重新工作。只有LM10CL还可以工作到输入接近0.1V，但此运放工作电压又不能超过20V，因此扩展Vce就不打算做，实际上DAC最大输出11.5V,扣除跟随器Vbe压降和1.4欧采样电阻上压降，一般都可以保证Vce=10V.可以满足一般需求。

  测量没有温升是一个很好很好的好处，一般人试过在>0.3A下手动测量管时，即使加散热片，但看着读数不停升高，根本不知道什么时候读数才好。而这个测量器测量是没有温升，排除了管子自身温升影响，通过外加加热器自己控制温度，就能保证每一只管都可以在同样温度下测量。

12wywy

支持出套间

boxman

请进一步完善,出PCB ,出套件!

laurel

以下是引用caodick在2006-2-4 3:21:00的发言：
不错,能不能搞个数字电桥?

能测试个电容的Q值什么的.

配合单片机和电脑,可以完成这个功能

西风瘦马

依菜鸟之见，做甲类机机的管做配对参考，烧热并稳定之后的数据相对更具实用性吧[em08]

剑心

够夸张