晶体管PC参数测量仪DIY详解

趁长假期间，用洞洞板作了一个PC机晶体管图示参数测试仪。

用了一天半的时间，搭测试电路和PC机联调程序测试DAC和ADC元件，确定了方案后，再用了1天时间设计好电路、焊好洞洞板，接下来都是写程序。

电路元件很少。核心是一块串行多通道DAC（邮购拆机的M62359）和一块串行多通道ADC（美信样品MAX188）。ADC基准电压就用拆机KA431，还有两个78L05和78L12对上述ADC DAC供电，电源用+20V 3A笔记本电源，M62359输出驱动1只大功率管做跟随器扩展电流，总共7只有源元件和20只电阻、电容。

整块板面积手掌大小，临时装在一个硬盘的铸铝外壳上，功率管就装在上面，顺便还可以散热。



PC机通过打印口，用8芯网线电缆（只用6芯）连接电路板。邮购到M62359（8通道DAC，可以输出0-12V电压，电流2.5mA），这样接一只跟随器作电流扩展，远远比加运放进行电压放大简单得多。并且，输出电压有12V，扣除功率管压降，估计至少有10V可以控制，一般测量都可以满足了。

电路使用DAC两个通道，一个通道控制Vbe电压（这个通道用不用扩流，小电流就可以了），一个控制Vce电压（这个通道要加跟随器扩流）。 ADC手头有2块美信样品的MAX188和一些拆机LTC1090，都是8通道串行控制的ADC，MAX188精度更高，所以选用了它。电路使用4个ADC通道，分别测量串在基极回路上采样电阻两端电压，和测量串在集电极回路上采样电阻电压，通过这4个电压可以换算出Ib、Vbe、Ic、Vce这4个参数。

使用串行控制，是为了节约控制线。控制ADC要4条线，DAC要3条线，但其中时钟线和数据线可以共用，所以PC机和此电路板只需4条输出控制线（DAC片选线，ADC片选线，公共移位时钟线，公共数据线）、1条数据输入线（ADC的转换结果），还有一条地线，一共6条线。

PC机通过置、复位打印口的寄存器来控制ADC和DAC，通过软件模拟移位时钟和数据输出/输入。

程序现在已经完成了以下模块：1.二极管正向电压和电流曲线模块（下面是测量1N5401的特性图）





原理图：



原理介绍：基极上串连1K采样电阻，分别测量1K两端上的电压V1、V2，这样V2就是Vbe，而基极电流就是：(V1-V2)/1000 - V2/30000 。同样，集电极串连3.4欧采样电阻，分别测量其两端电压V3、V4，这样V3就是Vce，集电极电流就是：(V4-V3)/3.4 - V3/30000。

根据上述4个数据，就可以测量很多东西了。例如，测二极管正向特性和电阻就是只测Vce和Ic；测N-MOS就和NPN一样，只关心Vbe和Ic就行了。 测量PNP可能麻烦一点，还在写程序，打算是PNP的发射极接C，集电极接地，不过一开始，Vbe就设置成较高电压，集电极电压就从0慢慢升高，直到V4>V4为止，这时候，PNP管才正式导通。测光电耦合器是光电二极管接在集电极和地，而光敏三极管接在基极端。

测量 J－FET较麻烦，打算是源极串连基准电阻后，像NPN一样接入测量。

下面谈谈这个在使用中的缺点： 因为基极采样电阻只有1K，而MAX188的精度只有1mv，还经过3倍分压，再加上干扰，所以，在基极采样电阻上的压降要达到10mV才可信，这样，基极电流就至少得10uA才能有效测量。

同样，集电极采样电阻只有3.4欧，如果集电极电流小于3mA就是误差了。这样导致不能有效测量小功率管。

DAC输出电流最大2.5mA，这样，基极也最多2.5mA。测量Hfe较低的就不好办；集电极采样电阻3.4欧，这样在电流1A时，压降达到3V，留给测量管的只剩下5-7V了。

现在正在构思1.1版本，基极采样电阻分两档，两个接线端b1/b2，采样电阻分别是10K和100欧，基极电流也加入扩流。最大输出120mA，集电极采样电阻也分两档c1/c2，采样电阻1K和1.4欧， Vce输出部分的扩充电流部分打算加入限流，以保护管子。这样将c1 c2 和 b1 b2组合有四种量程，满足Ib=1uA--100mA，Ic＝100uA--2A测量。

量程不用继电器切换，而是插到不同插座上。原来只使用4个通道ADC，现在用6通道ADC输入端，这样就不用增加继电器和控制线。新板打算放4个5位接线柱，用于接大功率管测量。还放一个DIP20锁紧插座用于测量小功率管。这样，能满足除了To-3外任何管脚插法。

测量没有温升是很好的，一般人试过在>0.3A下手动测量管时，即使加散热片，但看着读数不停升高，根本不知道什么时候读数才好。而这个测量器测量是没有温升的，排除了管子自身温升影响，通过外加加热器自己控制温度，就能保证每一只管都可以在同样温度下测量。