Em muitas aplicações de circuito crítico, como amplificadores de potência, inversores, etc., torna-se necessário usar pares de transistores combinados com ganho de hFE idêntico. Não fazer isso possivelmente cria resultados de saída imprevisíveis, como um transistor ficando mais quente que o outro, ou condições de saída assimétricas.
Por: David Corbill
Para eliminar isso, combinar pares de transistores com seus Vbe e hFE especificações tornam-se um aspecto importante para aplicações típicas.
A ideia de circuito apresentada aqui pode ser usada para comparar dois BJTs individuais e, assim, descobrir exatamente quais dois são perfeitamente compatíveis em termos de suas especificações de ganho.
Embora isso seja normalmente feito usando multímetros digitais, um circuito simples como o testador de correspondência de transistores proposto pode ser muito mais prático, devido aos seguintes motivos específicos.
- Ele fornece uma exibição direta se o transistor ou o BJT são compatíveis com precisão ou não.
- Nenhum multímetro complicado e fios estão envolvidos, portanto, há um mínimo de complicações.
- Os multímetros usam energia da bateria que, em junções críticas, tende a se esgotar, dificultando o procedimento de teste.
- Este circuito simples pode ser usado para testar e combinar transistores em cadeias de produção em massa, sem soluços ou problemas.
Conceito de Circuito
O conceito discutido é uma ferramenta notável que escolhe habilmente o par de transistores de todos os tipos de possibilidades em um segundo.
Um par de transistores será “casado” se a tensão na base / emissor e a amplificação da corrente forem idênticas.
A extensão da precisão pode ser de “vagamente igual” a “exata” e pode ser ajustada conforme necessário. Sabemos como é muito útil ter transistores compatíveis para aplicações como amplificadores diferenciais ou termistores.
Procurar transistores semelhantes é uma tarefa desagradável e desgastante. Ainda assim, deve ser feito ocasionalmente porque os transistores emparelhados são freqüentemente utilizados em amplificadores diferenciais, especialmente quando operados como termistores.
Normalmente, muitos transistores são verificados com um multímetro e seus valores são registrados até que não haja mais nada para inspecionar.
Os LEDs acenderão se houver uma resposta do U do transistorESTARe HFE.
O circuito faz o trabalho pesado, pois você só precisa conectar os pares de transistores e monitorar as luzes.
No total, são três LEDs, o primeiro permite saber se o BJT No.1 é mais eficiente do que o BJT No.2, o segundo LED descreve o oposto. O último LED confirma que os transistores são de fato idênticos.
Como funciona o circuito
Embora pareça um pouco complicado, segue uma regra relativamente direta. A Figura 1 descreve um tipo básico de circuito para melhor clareza.
O Transistores em teste (TUTs) são submetidos a uma forma de onda triangular. As discrepâncias entre as tensões do coletor são identificadas por um par de comparadores e indicadas pelos LEDs. Esse é todo o conceito.
Em termos práticos, os dois BJTs em teste são alimentados por tensões de controle idênticas, conforme exibido na Figura 1.
No entanto, descobrimos que sua resistência do coletor é bastante diferente. R2parae R2bsão um pouco maiores em resistência em comparação com R1, mas R2paracomo uma única unidade tem um valor menor que R1. Esta é toda a configuração do circuito de amostragem.
Digamos que os dois transistores em teste são exatamente os mesmos em termos de UESTARe HFE. A inclinação ascendente da tensão de entrada ligará os dois simultaneamente e, conseqüentemente, suas tensões de coletor cairão.
Aqui, se a situação acima for pausada, observaríamos que a tensão do coletor do segundo transistor é um pouco menor do que a do primeiro transistor porque toda a resistência do coletor é maior.
Porque R2paratem uma resistência menor do que R1, o potencial na junção de R2para/ R2bserá marginalmente maior em oposição ao coletor do transistor 1.
Portanto, a entrada “+” do comparador 1 será carregada positivamente contra sua entrada “-”. Isso mostra que a saída de K1 estará LIGADA e o LED D1 não acenderá.
Ao mesmo tempo, a entrada “+” de K2 será carregada negativamente em relação ao seu “-” e, devido a isso, a saída ficará desligada e o LED D3 também permanecerá desligado. Quando a saída de K1 está LIGADA e K2 está DESLIGADA, D2 será ligado para mostrar que os dois transistores são exatamente os mesmos e são correspondentes.
Vejamos se TUT1 tem um UBE menor e / ou um H maiorFEdo que TUT2. Na borda ascendente do sinal triangular, a tensão do coletor de TUT1 cairá mais rápido do que a tensão do coletor de TUT2.
Então, o comparador K1 responderá da mesma maneira e a entrada “+” será carregada positivamente contra a entrada “-” e, conseqüentemente, sua saída será alta. Como a baixa tensão do coletor de TUT1 está ligada à entrada “-” de K2, ela será menor do que a entrada “+” que está conectada ao coletor de TUT2.
Como resultado, a produção de K2 começa a aumentar. Devido às duas altas saídas dos comparadores, D1 não acende.
Como D2 está vinculado como D1 e entre dois níveis altos, ele também não acenderá. Ambas as condições fazem com que D3 se ilumine e, portanto, concluam que o ganho de TUT1 é superior a TUT2.
Caso o ganho do TUT2 seja identificado como o melhor dos dois transistores, isso resulta na queda da tensão do coletor mais rapidamente.
Portanto, as tensões no coletor e no R2para/ R2bjunção será menor em comparação com a tensão do coletor de TUT1.
Conclusivamente, um sinal baixo das entradas “+” dos comparadores mudará para baixo em relação à entrada “-” permitindo que as duas saídas sejam baixas.
Devido a isso, os LEDs D2 e D3 não acenderão, mas apenas D1 acenderá neste ponto, o que sinaliza que TUT2 tem um ganho melhor que TUT1.
Diagrama de circuito
Todo o esquema do circuito do testador de par BJT é ilustrado na Figura 2. Os componentes encontrados no circuito são um IC, tipo TL084, que abriga quatro amplificadores operacionais FET (opamps).
O gatilho Schmitt A1 e um integrador são construídos em torno de A2 para desenvolver um gerador de onda triangular padrão.
Como resultado, uma tensão de entrada é fornecida aos transistores em avaliação. Opamps A3 e A4 funcionam como comparadores e suas respectivas saídas são as que regulam os LEDs D1, D2 e D3.
Quando inspecionados mais a fundo na união de resistores nos pinos coletores dos dois transistores, entendemos o motivo de usar um circuito menos complexo para investigar a regra.
O esquema final parece ser muito complexo, já que um potenciômetro duplo agrupado (P1) foi introduzido para definir o intervalo em que se acredita que as características do transistor sejam exatamente semelhantes.
Quando P1 é girado para a extrema esquerda, o LED D3 acende, o que significa que o par de TUTs será o mesmo com menos de 1% de diferença.
A tolerância pode desviar em cerca de 10% para o “par combinado” quando o potenciômetro é totalmente girado no sentido horário.
O limite superior da precisão depende dos valores dos resistores R6 e R7, que é o resultado da neutralização da tensão de TL084 e da precisão de rastreamento de P1a e P1b.
Além disso, os TUTs irão responder às alterações em sua temperatura, portanto, isso deve ser observado.
Por exemplo, se o transistor foi manuseado por pessoas antes de conectá-lo ao testador, os resultados não são 100% precisos devido a desvios de temperatura. Portanto, é recomendável atrasar a leitura final até que o transistor esfrie.
Fonte de energia
Uma fonte de alimentação balanceada é necessária para o testador. Como a amplitude da tensão de alimentação é irrelevante, o circuito funciona bem com ± 9V, ± 7V ou mesmo a ± 12V. Um simples par de baterias de 9 V pode fornecer energia ao circuito porque o consumo de corrente é de apenas 25 mA.
Além disso, esse tipo de circuito geralmente não funciona por muitas horas. Uma vantagem de ter um circuito alimentado por bateria é que a construção é bem ordenada e simples de trabalhar.
Placa de circuito impresso
A Figura 3 mostra a placa de circuito impresso do testador. Dado seu tamanho pequeno e poucos componentes, a construção do circuito é bastante simples. Tudo o que é necessário é um IC padrão, duas montagens de transistor para os TUTs, alguns resistores e três unidades de LEDs. É importante garantir que os resistores R6 e R7 sejam do tipo 1%.
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