ในการใช้งานวงจรที่สำคัญหลายอย่างเช่นเพาเวอร์แอมป์อินเวอร์เตอร์และอื่น ๆ จำเป็นต้องใช้คู่ทรานซิสเตอร์ที่ตรงกันซึ่งมีอัตราขยาย hFE เท่ากัน การไม่ทำเช่นนี้อาจก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่ไม่สามารถคาดเดาได้เช่นทรานซิสเตอร์ตัวหนึ่งร้อนกว่าอีกตัวหนึ่งหรือสภาวะเอาต์พุตที่ไม่สมดุล

โดย: David Corbill

เพื่อกำจัดสิ่งนี้ให้จับคู่ทรานซิสเตอร์กับคู่ของมัน Vbe และ hFE ข้อมูลจำเพาะกลายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานทั่วไป

แนวคิดวงจรที่นำเสนอในที่นี้สามารถใช้เพื่อเปรียบเทียบ BJT สองตัวและค้นหาว่าทั้งสองตัวใดที่เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบในแง่ของข้อกำหนดกำไร

แม้ว่าโดยปกติจะทำโดยใช้ดิจิตอลหลายเมตร แต่วงจรง่ายๆเช่นเครื่องทดสอบการจับคู่ทรานซิสเตอร์ที่เสนอนั้นสามารถทำได้ง่ายกว่ามากเนื่องจากสาเหตุเฉพาะดังต่อไปนี้

ให้การแสดงผลโดยตรงว่าทรานซิสเตอร์หรือ BJT ตรงกันหรือไม่
ไม่มีการเชื่อมต่อหลายเมตรและสายไฟให้ยุ่งยากดังนั้นจึงมีความยุ่งยากน้อยที่สุด
Multi-Meters ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ซึ่งในจุดเชื่อมต่อที่สำคัญมักจะหมดไปขัดขวางขั้นตอนการทดสอบ
วงจรอย่างง่ายนี้สามารถใช้สำหรับการทดสอบและจับคู่ทรานซิสเตอร์ในกลุ่มการผลิตจำนวนมากโดยไม่มีอาการสะอึกหรือปัญหาใด ๆ

แนวคิดวงจร

แนวคิดที่กล่าวถึงนี้เป็นเครื่องมือที่โดดเด่นที่สามารถเลือกคู่ทรานซิสเตอร์จากความเป็นไปได้ทั้งหมดในเวลาอันสั้น

ทรานซิสเตอร์คู่หนึ่งจะ“ ตรงกัน” ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่ฐาน / ตัวปล่อยและการขยายกระแสเหมือนกัน

ขอบเขตของความแม่นยำอาจมาจาก 'คลุมเครือ' ถึง 'แน่นอน' และสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามต้องการ เราทราบดีว่าการมีทรานซิสเตอร์ที่ตรงกันสำหรับการใช้งานเช่นแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลหรือเทอร์มิสเตอร์มีประโยชน์เพียงใด

การค้นหาทรานซิสเตอร์ที่คล้ายกันเป็นงานที่น่ารังเกียจและต้องเสียภาษี ถึงกระนั้นก็ต้องทำเป็นครั้งคราวเนื่องจากทรานซิสเตอร์ที่จับคู่มักใช้ในแอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้งานเป็นเทอร์มิสเตอร์

โดยทั่วไปทรานซิสเตอร์จำนวนมากจะถูกตรวจสอบโดยใช้มัลติมิเตอร์และค่าของมันจะถูกบันทึกไว้จนกว่าจะไม่มีอะไรเหลือให้ตรวจสอบ

ไฟ LED จะสว่างขึ้นหากมีการตอบสนองจาก U ของทรานซิสเตอร์_พ.ศ.และ H_FE.

วงจรจะทำการยกของหนักเนื่องจากคุณเพียงแค่ต้องเชื่อมต่อคู่ทรานซิสเตอร์และตรวจสอบไฟ

โดยรวมแล้วมี LED สามดวงอันแรกช่วยให้คุณทราบว่า BJT No.1 มีประสิทธิภาพมากกว่า BJT No.2 หรือไม่ LED ตัวที่สองอธิบายตรงกันข้าม LED ตัวสุดท้ายยอมรับว่าทรานซิสเตอร์นั้นตรงกันจริงๆ

วงจรทำงานอย่างไร

แม้ว่าสิ่งนี้จะดูซับซ้อนเล็กน้อย แต่ก็เป็นไปตามกฎที่ค่อนข้างตรง รูปที่ 1 แสดงวงจรประเภทพื้นฐานเพื่อความชัดเจนที่ดีขึ้น

ทรานซิสเตอร์ภายใต้การทดสอบ (TUTs) อยู่ภายใต้รูปคลื่นสามเหลี่ยม ความคลาดเคลื่อนระหว่างแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมถูกระบุโดยตัวเปรียบเทียบคู่หนึ่งและระบุโดย LED นั่นคือแนวคิดทั้งหมด

ในทางปฏิบัติ BJT สองตัวที่อยู่ระหว่างการทดสอบใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้าควบคุมที่เหมือนกันดังแสดงในรูปที่ 1

อย่างไรก็ตามเราพบว่าความต้านทานของนักสะสมของพวกเขาค่อนข้างแตกต่างกัน R2_ถึงและ R2_ขมีความต้านทานค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับ R1 แต่ R2_ถึงเนื่องจากหน่วยเดียวมีค่าน้อยกว่า R1 นี่คือการตั้งค่าทั้งหมดของวงจรการสุ่มตัวอย่าง

สมมติว่าทรานซิสเตอร์สองตัวที่อยู่ระหว่างการทดสอบเหมือนกันทุกประการในแง่ของ U_พ.ศ.และ H_FE. ความลาดชันที่เคลื่อนที่ขึ้นของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะเปิดทั้งสองอย่างพร้อมกันและส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมลดลง

ที่นี่หากสถานการณ์ข้างต้นหยุดชั่วคราวเราจะสังเกตได้ว่าแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ตัวที่สองนั้นต่ำกว่าทรานซิสเตอร์ตัวแรกเล็กน้อยเนื่องจากความต้านทานของตัวสะสมทั้งหมดมีขนาดใหญ่กว่า

เพราะ R2_ถึงมีความต้านทานต่ำกว่า R1 ศักยภาพที่จุดเชื่อมต่อของ R2_ถึง/ R2_ขจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ 1

ดังนั้นอินพุต“ +” ของตัวเปรียบเทียบ 1 จะคิดบวกกับอินพุต“ -” ของมัน นั่นแสดงว่าเอาต์พุตของ K1 จะติดและ LED D1 จะไม่ติดสว่าง

ในขณะเดียวกันอินพุต“ +” ของ K2 จะถูกชาร์จเป็นลบเมื่อเทียบกับ“ -” และเนื่องจากเอาต์พุตจะดับและ LED D3 จะยังคงปิดอยู่ เมื่อเอาต์พุตของ K1 เปิดอยู่และ K2 ปิด D2 จะเปิดเพื่อแสดงว่าทรานซิสเตอร์ทั้งสองเหมือนกันทุกประการและตรงกัน

ลองดูว่า TUT1 มี UBE ที่เล็กกว่าและ / หรือ H ที่ใหญ่กว่าหรือไม่_FEกว่า TUT2. ที่ขอบด้านบนของสัญญาณสามเหลี่ยมแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมของ TUT1 จะลดลงเร็วกว่าแรงดันตัวสะสมของ TUT2

จากนั้นตัวเปรียบเทียบ K1 จะตอบสนองในลักษณะเดียวกันและอินพุต“ +” จะถูกประจุบวกกับอินพุต“ -” ดังนั้นเอาต์พุตจะสูง เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมต่ำของ TUT1 เชื่อมโยงกับอินพุต“ -” ของ K2 จึงมีขนาดเล็กกว่าอินพุต“ +” ซึ่งต่ออยู่กับตัวสะสมของ TUT2

เป็นผลให้เอาต์พุตของ K2 เริ่มสูงขึ้น เนื่องจากเครื่องเปรียบเทียบสองเอาต์พุตสูง D1 จึงไม่ส่องสว่าง

เนื่องจาก D2 เชื่อมโยงกันเช่น D1 และระหว่างสองระดับสูงจึงไม่ติดสว่างเช่นกัน เงื่อนไขทั้งสองนี้ทำให้ D3 สว่างขึ้นและสรุปได้ว่าอัตราขยายของ TUT1 นั้นเหนือกว่า TUT2

ในกรณีที่ TUT2 gain ถูกระบุว่าดีกว่าของทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวจะส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมลดลงเร็วขึ้น

ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ตัวสะสมและ R2_ถึง/ R2_ขทางแยกจะมีขนาดเล็กกว่าเมื่อเทียบกับแรงดันสะสมของ TUT1

สรุปแล้วสัญญาณต่ำของอินพุต“ +” ของตัวเปรียบเทียบจะเปลี่ยนเป็นต่ำเมื่อเทียบกับอินพุต“ -” ซึ่งทำให้เอาต์พุตทั้งสองมีค่าต่ำ

“ตัวเข้ารหัสและตัวถอดรหัสในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล ”

ด้วยเหตุนี้ LED, D2 และ D3 จะไม่สว่างขึ้น แต่จุดนี้จะสว่างเฉพาะ D1 ซึ่งเป็นสัญญาณว่า TUT2 มีอัตราขยายที่ดีกว่า TUT1

แผนภูมิวงจรรวม

แผนผังวงจรทั้งหมดของเครื่องทดสอบคู่ BJT แสดงไว้ในรูปที่ 2 ส่วนประกอบที่พบในวงจรคือ IC ประเภท TL084 ที่มีแอมพลิฟายเออร์การทำงาน FET สี่ตัว (opamps)

Schmitt trigger A1 และอินทิเกรเตอร์ถูกสร้างขึ้นรอบ A2 เพื่อพัฒนาเครื่องกำเนิดคลื่นสามเหลี่ยมมาตรฐาน

เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าอินพุตถูกจ่ายให้กับทรานซิสเตอร์ภายใต้การประเมิน Opamps A3 และ A4 ทำงานเป็นตัวเปรียบเทียบและเอาต์พุตตามลำดับคือตัวควบคุม LEDs D1, D2 และ D3

เมื่อตรวจสอบเพิ่มเติมที่การรวมกันของตัวต้านทานในพินตัวรวบรวมของทรานซิสเตอร์ทั้งสองเราเข้าใจเหตุผลที่ต้องใช้วงจรที่ซับซ้อนน้อยกว่าเพื่อตรวจสอบกฎ

แผนผังขั้นสูงสุดดูเหมือนจะซับซ้อนมากเนื่องจากมีการนำหม้อคู่แบบต่อเนื่อง (P1) มาใช้เป็นค่าเริ่มต้นของช่วงที่เชื่อว่าลักษณะของทรานซิสเตอร์จะคล้ายกันทุกประการ

เมื่อ P1 หันไปทางซ้ายสุดไฟ LED D3 จะสว่างขึ้นซึ่งหมายความว่า TUT ทั้งคู่จะเหมือนกันโดยมีความแตกต่างน้อยกว่า 1%

ความอดทนอาจเบี่ยงเบนไปประมาณ 10% สำหรับ 'คู่ที่ตรงกัน' เมื่อหม้อถูกหมุนจนสุดในทิศทางตามเข็มนาฬิกา

ขีด จำกัด สูงสุดของความแม่นยำขึ้นอยู่กับค่าของตัวต้านทาน R6 และ R7 ซึ่งเป็นผลมาจากการต่อต้านแรงดันไฟฟ้าของ TL084 และความแม่นยำในการติดตามของ P1a และ P1b

นอกจากนี้ TUTs จะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิดังนั้นจึงต้องปฏิบัติตามนี้

ตัวอย่างเช่นหากคนจัดการทรานซิสเตอร์ก่อนที่จะเสียบเข้ากับเครื่องทดสอบผลลัพธ์จะไม่แม่นยำ 100% เนื่องจากการเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ ดังนั้นขอแนะนำให้ชะลอการอ่านขั้นสุดท้ายจนกว่าทรานซิสเตอร์จะเย็นลง

พาวเวอร์ซัพพลาย

แหล่งจ่ายไฟที่สมดุลเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผู้ทดสอบ เนื่องจากแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าไม่เกี่ยวข้องวงจรจึงทำงานได้ดีด้วย± 9V, ± 7V หรือแม้กระทั่งที่± 12V แบตเตอรี่ 9V คู่ธรรมดาสามารถจ่ายพลังงานให้กับวงจรได้เนื่องจากการดึงกระแสไฟฟ้าเพียง 25 mA

นอกจากนี้วงจรประเภทนี้มักจะไม่ทำงานเป็นเวลานานมาก ข้อดีอย่างหนึ่งของการมีวงจรที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่คือโครงสร้างได้รับคำสั่งอย่างดีและใช้งานง่าย

แผงวงจรพิมพ์

รูปที่ 3 แสดงแผงวงจรพิมพ์ของวงจรทดสอบ ด้วยขนาดที่เล็กและส่วนประกอบน้อยมากการสร้างวงจรจึงค่อนข้างตรงไปตรงมา สิ่งที่ต้องมีคือ IC มาตรฐานตัวยึดทรานซิสเตอร์สองตัวสำหรับ TUT ตัวต้านทานบางตัวและ LED สามชุด เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าตัวต้านทาน R6 และ R7 เป็นประเภท 1%