音源とオーディオの電子工作（予定）: トランジスタ選別

ラベル トランジスタ選別 の投稿を表示しています。すべての投稿を表示

2020年8月11日火曜日

Tr_VBE_AD2: トランジスタをVBEで選別(Analog Discovery 2利用)

TrのVBEのマッチングを取るために、ブレッドボードとテスタを使ってVBEを測定していましたが、Analog Discovery 2のLogger機能を使って測定するアダプタを製作しました。

回路図

JFET(Q2)と多回転可変抵抗(RV1)を使って定電流源とし、測定対象のTr(Q1)のエミッタ電流を一定に保っています。

測定対象のTr(Q1)のベースバイアスはVCC(+5V)をR1とR2で分圧して2Vを与えます。

Analog Discovery 2への接続は、

電源(VCC/GND)
VB(ch1+)とVE(ch1-)を差動入力しVBEを測定します。
R3(100Ω)の両端電圧(ch2+/ch2-)を測定してエミッタ電流を求めます。

基板図

Analog Discovery 2への接続は基板の配線が煩雑になるので、コネクタ直ではなくハーネスを製作して接続することにしました。

部品面

ハンダ面

ハーネスの製作

QIコネクタを2枚接着しました。接着時の固定には「居酒屋ガレージ日記」さんの「異形のハンダ補助ツール」を使いました。シンプルなだけに色々な用途に使えて便利です。

Analog Discovery 2による測定

測定対象: 2SC1815Y

Loggerによる測定

素手でTrを摘んでピンソケットに挿入したので、体温の影響により挿入時にはVBEが低くなっています。時間とともに徐々にVBEが上昇。BJTのVBEは負の温度特性を持っているためです。

1～2mVのバラツキで選別したいので数mVも誤差があっては大変です。やはり熱には十分注意しないといけませんが、Loggerを使うと時系列でようすが観察できるので有用だと思います。

Scopeによる測定

Scope(オシロスコープ機能)で同じ回路を測定すると、Loggerとは測定値が異なりました。

Voltmeter(電圧計機能)はLoggerと同じ値でした。

テスタ(OWON B35)で測定すると、VBE=654[mV]、R3の両端の電圧=100.8[mV]だったのでおそらくScopeでの測定値のほうが正しいと思います。

正確に測定するにはAnalog Discovery 2キャリブレーションする必要がありそうですが、VBEの選別には相対値がわかれば良いのでひとまずこのままでも。。。

2018年6月28日木曜日

トランジスタをVbeで選別その３ JFETで組んで見る。

この間飲みながら書いた記事は結構支離滅裂ですが（＾ｑ＾；定電流源にバイポーラ・トランジスタを使うよりJFETを使った方が部品数が少なく済み、電源も単電源で測定できそうです。

回路図

Q1は検査対象のNPNトランジスタ（2SC1815）です。

R4は10kΩのトリムで10Ω~10kΩでパラメータ分析しています。R3は電流値を検出するためのシャント抵抗です。

Q1の各端子の電位

Q1のベース・バイアスV(vb)はVCCをR1、R2で分圧して2Vにしています。シミュレーションでは少し低い値になっています。

Q1のエミッタ電位V(ve)は測定するV(vb)からVbe分電圧降下した値になっています。エミッタ(≒コレクタ)に流す電流によって変化しています。

エミッタ電流

N-ch JFET J1の特性によりますが、10kΩトリムのR4の設定値によって100uA（縦軸の0.0001）程度~1mA（縦軸の0.001）程度ぐらいはエミッタ電流を変化させられそうです。

Visでエミッタ電流を測定

R3に流れる電流はQ1のエミッタ電流と同じなので、V(vis)の電位を測定すれば、エミッタ電流Ieは Ie = V(vis) / R3(=100Ω) で測定できます。

実験

ブレッドボード配線図

測定手順

１．電源電圧が+9V前後なのをチェック
２． A点が2V前後なのをチェック
３． B-C点の電圧Vbc、エミッタ電流Ieとして、Vbc = Ie * 100 と換算して流したいエミッタ電流になるようにトリムR4を調節する。100uA流したい場合は10mV。1mA流したい場合は100mV。
４．ブレッドボード図の「VMeter」のようにテスタをあててVbeを測定する。

エミッタ電流とVbeの関係の実験

トリムR4を調整して、エミッタ電流を変えてVbeを測定しました。

エミッタ電流Ieが多いほど、ベース・エミッタ電圧Vbeが高くなっていて、変化も大きいです。

トリムの調節が難しいので、多回転タイプのトリムのほうがいいかもしれません。

温度とVbeの関係の実験

テスターでVbe、HDC1000不快指数計で室温をロギングしました。どちらも測定間隔は0.5sですが同期はとれていません。

エアコンを入れたり切ったりして室温を変えました。

※Vbeのグラフの縦軸は反転してあります

横軸の0～8000あたりを見ると室温はが29℃～30℃で1℃程度上昇していて、Vbeは574mV～570mVで4mV程度の下降になっています。-4mV/℃程度です。

また、横軸の8000以降では室温が1.5℃程度に下がっていますが、Vbeは2mV程度の上昇です。

これらは室温が変わってもトランジスタの中の接合温度は変化しにくいためだと思います。