تطابق أزواج الترانزستور بسرعة باستخدام هذه الدائرة

في العديد من تطبيقات الدوائر الحرجة ، مثل مضخمات الطاقة ، والمحولات ، وما إلى ذلك ، يصبح من الضروري استخدام أزواج الترانزستور المتطابقة التي لها كسب hFE متطابق. قد يؤدي عدم القيام بذلك إلى نتائج إخراج غير متوقعة ، مثل زيادة حرارة أحد الترانزستور عن الآخر ، أو ظروف الإخراج غير المتماثلة.

بقلم: ديفيد كوربيل

للقضاء على ذلك ، قم بمطابقة أزواج الترانزستور مع Vbe و hFE تصبح المواصفات جانبًا مهمًا للتطبيقات النموذجية.

يمكن استخدام فكرة الدائرة المعروضة هنا لمقارنة اثنين من BJTs الفرديين ، وبالتالي معرفة بالضبط أيهما متطابقان تمامًا من حيث مواصفات الكسب.

على الرغم من أن هذا يتم عادةً باستخدام أجهزة القياس الرقمية المتعددة ، إلا أن الدائرة البسيطة مثل جهاز اختبار مطابقة الترانزستورات المقترحة يمكن أن تكون أكثر سهولة ، نظرًا للأسباب المحددة التالية.

1. يوفر عرضًا مباشرًا سواء كان الترانزستور أو BJT متطابقين بدقة أم لا.
2. لا توجد عدة أمتار وأسلاك مرهقة ، لذلك هناك حد أدنى من المتاعب.
3. تستخدم أجهزة القياس المتعددة طاقة البطارية التي تميل إلى النفاد في المنعطفات الحرجة ، مما يعيق إجراء الاختبار.
4. يمكن استخدام هذه الدائرة البسيطة لاختبار الترانزستورات ومطابقتها في سلاسل الإنتاج الضخم ، دون أي عوائق أو مشاكل.

مفهوم الدائرة

المفهوم الذي تمت مناقشته هو أداة رائعة تختار باقتدار زوج الترانزستور من جميع أنواع الاحتمالات في وقت قصير.

سيتم 'مطابقة' زوج من الترانزستورات إذا كان الجهد عند القاعدة / الباعث والتضخيم الحالي متطابقين.

قد يكون مدى الدقة من 'متماثل بشكل غامض' إلى 'دقيق' ويمكن تعديله حسب الحاجة. نحن نعلم مدى فائدة الحصول على ترانزستورات مطابقة لتطبيقات مثل المكبرات التفاضلية أو الثرمستورات.

البحث عن ترانزستورات مماثلة هو عمل مقيت ومرهق. ومع ذلك ، يجب القيام بذلك من حين لآخر لأن الترانزستورات المقترنة تُستخدم بشكل متكرر في المكبرات التفاضلية خاصةً عند تشغيلها كثرمستورات.

بشكل عام ، يتم فحص مجموعة كبيرة من الترانزستورات باستخدام مقياس متعدد ويتم تسجيل قيمها حتى لا يتبقى شيء لفحصه.

ستضيء مصابيح LED إذا كان هناك استجابة من الترانزستور U_يكونو ح_FE.

تقوم الدائرة بالرفع الثقيل لأنك تحتاج فقط إلى توصيل أزواج الترانزستور ومراقبة الأضواء.

في المجموع ، هناك ثلاثة مصابيح LED ، أولها يتيح لك معرفة ما إذا كان BJT رقم 1 أكثر كفاءة من BJT رقم 2 ، ويصف مؤشر LED الثاني العكس. يقر مؤشر LED الأخير بأن الترانزستورات هي بالفعل مطابقة متطابقة.

كيف تعمل الدائرة

على الرغم من أن هذا يبدو معقدًا بعض الشيء ، إلا أنه يتبع قاعدة مباشرة نسبيًا. الشكل 1 يصور نوعًا أساسيًا من الدوائر للحصول على وضوح أفضل.

ال الترانزستورات قيد الاختبار (TUTs) تخضع لشكل موجة مثلثة. يتم تحديد التناقضات بين الفولتية المجمعة الخاصة بهم بواسطة زوج من المقارنات والمشار إليها بواسطة مصابيح LED. هذا هو المفهوم الكامل.

من الناحية العملية ، يتم تشغيل BJTs قيد الاختبار بجهد تحكم متطابق ، كما هو معروض في الشكل 1.

ومع ذلك ، نجد أن مقاومة المجمع الخاصة بهم تختلف إلى حد ما. R2_إلىو R2_بهي أكبر نوعًا ما في المقاومة مقارنةً بـ R1 ، لكن R2_إلىكوحدة واحدة لها قيمة أصغر من R1. هذا هو الإعداد الكامل لدائرة أخذ العينات.

لنفترض أن الترانزستورات قيد الاختبار هي نفسها تمامًا من حيث U_يكونو ح_FE. سيؤدي المنحدر المتحرك لأعلى لجهد الدخل إلى تشغيل كلاهما في وقت واحد وبالتالي ستنخفض الفولتية المجمعة.

هنا ، إذا تم إيقاف الوضع أعلاه مؤقتًا ، فسنلاحظ أن جهد مجمع الترانزستور الثاني أقل قليلاً من الترانزستور الأول لأن مقاومة المجمع بأكملها أكبر.

لأن R2_إلىلديه مقاومة أقل من R1 ، وهو الاحتمال عند تقاطع R2_إلى/ R2_بسيكون أكبر بشكل هامشي مقارنة بمجمع الترانزستور 1.

لذلك ، سيتم تحميل الإدخال '+' للمقارنة 1 بشكل إيجابي مقابل الإدخال '-'. يوضح ذلك أن خرج K1 سيكون قيد التشغيل ولن يضيء مؤشر LED D1.

في الوقت نفسه ، سيتم شحن مدخل '+' لـ K2 سلبًا مقابل '-' ونتيجة لذلك سيكون الإخراج مغلقًا وسيظل مؤشر LED D3 مغلقًا أيضًا. عندما يكون خرج K1 في وضع التشغيل و K2 في وضع الإيقاف ، سيتم تشغيل D2 لإظهار أن كلا الترانزستورات متماثلة تمامًا ومتطابقة.

لننظر إذا كان TUT1 به UBE أصغر و / أو H أكبر_FEمن TUT2. عند الحافة الصاعدة للإشارة المثلثية ، سينخفض ​​جهد المجمع لـ TUT1 بشكل أسرع من جهد المجمع لـ TUT2.

بعد ذلك ، سوف يستجيب المقارنة K1 بنفس الطريقة وسيتم شحن الإدخال '+' بشكل إيجابي مقابل الإدخال '-' ، وبالتالي ، سيكون ناتجه مرتفعًا. نظرًا لأن جهد المجمع المنخفض لـ TUT1 مرتبط بإدخال '-' لـ K2 ، فسيكون أصغر من الإدخال '+' المرفق بمجمع TUT2.

نتيجة لذلك ، يبدأ إنتاج K2 في الارتفاع. نظرًا لارتفاع مخرجات المقارنات ، فشل D1 في الإضاءة.

لأن D2 مرتبط مثل D1 وبين مستويين عاليين ، فلن يضيء أيضًا. تؤدي هاتان الحالتان إلى إلقاء الضوء على D3 وبالتالي استنتاج أن مكاسب TUT1 تفوق TUT2.

في حالة تحديد كسب TUT2 على أنه أفضل من الترانزستورين ، فإن هذا يؤدي إلى انخفاض جهد المجمع بسرعة أكبر.

لذلك ، الفولتية عند المجمع و R2_إلى/ R2_بسيكون التقاطع أصغر مقارنة بجهد المجمع في TUT1.

بشكل قاطع ، الإشارة المنخفضة لمدخلات '+' للمقارنات ستتحول إلى منخفضة فيما يتعلق بالمدخل '-' مما يسمح بأن يكون المخرجان منخفضين.

نتيجة لذلك ، لن تضيء مصابيح LED و D2 و D3 ، ولكن سيتم إضاءة D1 فقط في هذه المرحلة ، مما يشير إلى أن TUT2 له ربح أفضل من TUT1.

مخطط الرسم البياني

يوضح الشكل 2. التخطيطي الكامل للدائرة لجهاز اختبار زوج BJT. المكونات الموجودة في الدائرة هي IC ، من النوع TL084 الذي يضم أربعة مضخمات تشغيلية FET (opamps).

تم إنشاء مشغل Schmitt A1 والمتكامل حول A2 لتطوير مولد موجة مثلث قياسي.

نتيجة لذلك ، يتم توفير جهد الدخل للترانزستورات قيد التقييم. تعمل Opamps A3 و A4 كمقارنات ومخرجات كل منها هي التي تنظم المصابيح D1 و D2 و D3.

عند إجراء مزيد من الفحص عند اتحاد المقاومات في دبابيس التجميع الخاصة بالترانزستورات ، فإننا نفهم سبب استخدام دائرة أقل تعقيدًا للتحقق من القاعدة.

يبدو أن المخطط النهائي معقد للغاية ، حيث تم تقديم وعاء مزدوج متشابك (P1) افتراضيًا النطاق حيث يُعتقد أن خصائص الترانزستور متشابهة تمامًا.

عندما يتم تحويل P1 إلى أقصى اليسار ، سيضيء مؤشر LED D3 مما يعني أن زوج TUTs سيكون هو نفسه مع اختلاف أقل من 1٪.

قد ينحرف التفاوت بنحو 10٪ لـ 'الزوج المتطابق' عندما يتم تدوير القدر بالكامل في اتجاه عقارب الساعة.

يعتمد الحد الأعلى للدقة على قيم المقاومات R6 و R7 ، والتي تنتج عن إبطال جهد TL084 ودقة التتبع P1a و P1b.

علاوة على ذلك ، ستستجيب TUTs للتغييرات في درجة حرارتها ومن ثم يجب مراعاة ذلك.

على سبيل المثال ، إذا تم التعامل مع الترانزستور من قبل الأشخاص قبل توصيله بالمختبر ، فلن تكون النتائج دقيقة بنسبة 100٪ بسبب انحرافات درجة الحرارة. ولذا ، يوصى بتأخير القراءة النهائية حتى يبرد الترانزستور.

مزود الطاقة

إن مصدر طاقة متوازن ضروري للمختبر. نظرًا لأن سعة جهد الإمداد غير ذي صلة ، تعمل الدائرة بشكل جيد مع ± 9V أو ± 7V أو حتى عند ± 12V. يمكن لزوج بسيط من البطاريات 9 فولت توفير الطاقة للدائرة لأن السحب الحالي أقل من 25 مللي أمبير.

علاوة على ذلك ، لا يتم تشغيل هذا النوع من الدوائر عادةً لساعات طويلة جدًا. تتمثل إحدى ميزات وجود دائرة تعمل بالبطارية في أن الهيكل منظم جيدًا وبسيط في العمل.

لوحة الدوائر المطبوعة

يعرض الشكل 3 لوحة الدوائر المطبوعة الخاصة بدائرة الاختبار. نظرًا لصغر حجمها ومكوناتها القليلة جدًا ، فإن إنشاء الدائرة أمر بسيط جدًا. كل ما هو مطلوب هو IC قياسي ، وحاملان ترانزستور لـ TUTs ، وبعض المقاومات وثلاث وحدات من مصابيح LED. من المهم التأكد من أن المقاومات R6 و R7 هي أنواع 1٪.