Прибор для определения цоколевки и структуры биполярных транзисторов.

Прибор для определения цоколевки и структуры биполярных транзисторов.

Автор — Aheir, aheir@radiokot.ru

Пожалуй, всем радиолюбителям знакома ситуация, когда требуется оперативно проверить работоспособность транзистора или быстро определить назначение его выводов, а справочника под рукой нет. тестером на мой взгляд, неудобна, да и не всегда дает однозначный ответ об исправности прибора. В таких ситуациях я предпочитаю использовать специализированное устройство.

Определение цоколевки транзистора и его структуры в данном устройстве, схема которого приведена на рисунке, происходит в результате включения транзистора в стандартные схемы ключа и эмиттерного повторителя. Подавая периодический сигнал на предполагаемую базу и анализируя сигналы на предполагаемых эмиттере и коллекторе путем перебора всех возможных комбинаций удается однозначно определить назначение выводов и структуру транзистора.

Для анализа транзистора используется 9 линий ввода/вывода микроконтроллера ATMega8. Они разделены на 3 группы по 3 вывода, в рамках каждой группы к выводу подключен резистор на 100 Ом, 1 кОм или 3 кОм. Назовем условно резистор 3 кОм «базовым», 1 кОм — «коллекторным», а 100 Ом, соответственно, «эмиттерным» (эти резисторы расположены в разных группах выводов!). Будем рассматривать n-p-n транзистор. Подадим на вывод контроллера, к которому подключен коллекторный резистор, уровень логической единицы, а на вывод эмиттерного резистора — уровень логического нуля. Остальные выводы введем в высокоимпедансное состояние для исключения их влияния. Таким образом, мы получили транзистор, включенные по схеме ключа. Если теперь подавать на базовый резистор периодический сигнал, то через резистор 100 Ом, подключенный к коллектору, можно считывать получаемый на этом выводе транзистора сигнал и, если он инверсный по отношению к базовому, говорить о работоспособности транзистора, порядке следования его выводов и структуре. Для однозначного определения этих параметров следует дополнительно включить транзистор как эмиттерный повторитель, для чего следует подать единичный уровень на резистор 100 Ом на коллекторе и нулевой уровень на резистор 1 кОм на эмиттере и через резистор 100 Ом на эмиттере снимать сигнал, который в данном случае должен повторять базовый.

Если хотя бы одна из этих проверок не удалась, следует сделать другое предположение относительно расположения выводов транзистора и заново провести цикл измерения. Всего существует 6 сочетаний расположения выводов транзистора для каждой из структур, т. е. в общей сложности за 1 акт тестирования происходит перебор 12 возможных вариантов. Состояние битов регистров портов контроллера в случае анализа транзистора структуры n-p-n для всех 6 вариантов приведено в таблице Excel в архиве.

Результат работы прибора отображается на трехразрядном семисегментном индикаторе из трех АЛС324Б1. Индикация динамическая, для экономии выводов контроллера (хотя здесь это не очень актуально) и упрощения разводки выполнена с помощью 16-битного расширителя портов с управлением по I2C PCF8575, линии Р0-Р7 задействованы для управления сегментами, линии Р15-Р17 — для управления анодными транзисторами.
Транзистор поключается к точкам 1-3 на схеме. Соответственно, название ноги транзистора, подключенного к первой точке отображается на первом семисегментнике, второй — на втором и т.д.
Прибор может работать в двух режимах: FreeRun — происходит постоянный опрос транзистора и вывод результата (500 мс — распиновка, 500 мс — структура) или режим опроса по кнопке, когда опрос и смена типа показаний происходит после нажатия кнопки.
Если прибор находится в режиме FreeRun однократное нажатие на кнопку (каждое нажатие подтверждается звуковым сигналом) приводит к переключению в режим опроса по кнопке, нажатие и удержание кнопки приводит к переходу в режим FreeRun, подтверждаемому двойным звуковым сигналом. Режим FreeRun индицируется запятой в старшем разряде, режим опроса по кнопке — запятой в среднем разряде.
Если в ходе проверки произошла ошибка (транзистор неисправен или отсутствует) выводится сообщение «Err» — Error.
Все резисторы SMD 0805, кроме pull-up на I2C — 1206. Транзисторы KT3129 (3 шт) и КТ3130 (1 шт) или аналоги. Мега в TQFP-32.

Фотографии устройства:

В архиве печатная плата уже подправлена, так что дополнительных проводов как на фото не понадобится, КРЕНка на плате не разведена, я ее добавил в последний момент навесным монтажом — места хватает.
В этом архиве находятся схема в RusPlan 4, отзеркаленная под утюг печатка в SprintLayout, в этом — проект CodeVision AVR (hex там найдете, я думаю), а вот в этом — экселевский файл с описанием настройки регистров порта микроконтроллера.
Из замеченных проблем: недостаточная яркость индикаторов (надо было брать импортные, но уж очень хотелось эти использовать, а то лежит целая коробка), прибор не всегда работает с транзисторами с низким коэффициентом усиления (меньше 20-30: плохо открывается, возможно стоит уменьшить «базовые» резисторы до 1 кОм).