CN100370268C - 晶体管测量仪 - Google Patents

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Abstract

晶体管测量仪，它公开一种识别晶体管各脚极性及各项参数的仪器。它克服了现有的晶体管测量仪器结构复杂、体积大和成本高的缺陷。它由上位计算机、控制单元、测量接口电路和可调压直流电源组成，上位计算机的通信端口通过控制单元的通信端口相连接，控制单元的一个输出端连接可调压直流电源的受控端，控制单元的另一个输出端连接测量接口电路的一个输入端，测量接口电路的输出端连接控制单元的输入端，可调压直流电源的输出端连接测量接口电路的电源端。控制单元经过测量接口电路分别在晶体管的不同管脚施加高低电平，根据PN节是否导通就能判别晶体管各脚属性，可调压直流电源在测参数时使用。上位计算机采用通用型的个人计算机即可。

Description

晶体管测量仪
技术领域：
本发明涉及一种识别晶体管各管脚极性及测量晶体管各项参数的仪器。
背景技术：
传统的晶体管各项参数的测量仪器普遍采用复杂的硬件电路实现，导致成品价格高，功能单一，体积庞大，使用范围和精度受限。虽然目前也出现了智能化的晶体管测量仪器，但这些仪器多以专用计算机为核心并配置相应的专用软件和硬件板卡，由于该种方案硬件基数较大，故体积仍旧庞大，价格昂贵。
发明内容：
本发明的目的是提供一种晶体管测量仪，以克服现有的晶体管测量仪器结构复杂、体积大和成本高的缺陷。本发明包括上位计算机1、控制单元2、测量接口电路3和可调压直流电源4，上位计算机1的通信端口通过USB总线与控制单元2的通信端口相连接，控制单元2的一个输出端连接可调压直流电源4的受控端，控制单元2的另一个输出端连接测量接口电路3的一个输入端，测量接口电路3的输出端连接控制单元2的输入端，可调压直流电源4的输出端连接测量接口电路3的电源端。它还包括热敏电阻R20、第二十一电阻R21、电压采样电路7、A/D转换电路8和上位计算机1，热敏电阻R20的一端接电源VAA，热敏电阻R20的另一端通过第二十一电阻R21接地，电压采样电路7连接在热敏电阻R20的两端上用于采集热敏电阻R20的电压值，电压采样电路7的输出端连接A/D转换电路8的输入端，A/D转换电路8的输出端连接上位计算机1的输入端；运行在上位计算机1中的程序包括如下步骤：输入热敏电阻R20对应各温度点的电阻值数据库001；上位计算机1通过电压采样电路7和A/D转换电路8采集此时刻热敏电阻R20的电压降，利用已知的电源VAA的电压值和第二十一电阻R21的阻值求得此时刻热敏电阻R20的阻值￡002；从热敏电阻R20对应各温度点的电阻值数据库中查到高于和低于阻值￡并与阻值￡最接近的上邻阻值￡1和下邻阻值￡2及其所对应的温度值，确定阻值￡在上邻阻值￡1和下邻阻值￡2之间的相对位置，然后利用拉格郎日插值公式求得此时刻热敏电阻R20的温度值003。本发明的测量仪工作时，测量接口电路3的另一输入端连接被测晶体管，根据晶体管的PN结特性，即P结加正电压而N结加负电压时，电流会导通，当N结加正电压、P结加负电压时，电流不会导通，控制单元2经过测量接口电路3分别在晶体管的不同管脚施加高低电平，根据PN节是否导通就能够判别晶体管各引脚的P、N属性，从而实现判别晶体管引脚极性的功能。当需要测量晶体管的放大系数、反向击穿电压、反向漏电流等参数时，根据已经测出的晶体管极性，把可调压直流电源4接到晶体管的相应管脚，改变可调压直流电源4的输出电压的同时将晶体管的相应参数变化输入控制单元2就能得出晶体管的各项参数值。本发明还可以用来测量常用电阻的阻值和稳压二级管的稳压值、热敏电阻的阻值等。本发明的上位计算机1采用通用型的个人计算机即可，因此降低了本测试仪的成本，控制单元2选用成本低、体积小的单片机芯片即可，而上位计算机1与控制单元2之间使用USB总线，提高了本发明的通用性，本发明具有体积小巧、便于携带、安装使用方便和价格低廉的优点。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的电路结构示意图，图3是实施方式四的结构示意图，图4是实施方式四中上位计算机中的程序流程图。
具体实施方式：
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式由上位计算机1、控制单元2、测量接口电路3和可调压直流电源4组成，上位计算机1的通信端口通过USB总线与控制单元2的通信端口相连接，控制单元2的一个输出端连接可调压直流电源4的受控端，控制单元2的另一个输出端连接测量接口电路3的一个输入端，测量接口电路3的输出端连接控制单元2的输入端，可调压直流电源4的输出端连接测量接口电路3的电源端。
具体实施方式二：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是：控制单元2选用单片机芯片U1，单片机芯片U1的型号为PIC16C765，型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚23和脚24通过USB总线连接上位计算机1，测量接口电路3由第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、一号继电器J1、二号继电器J2、三号继电器J3、第二二极管N2、第三二极管N3、第四二极管N4和插槽J6组成，第二十三电阻R23的一端连型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚19，第二十三电阻R23的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚2和一号继电器J1的常闭触点，一号继电器J1的电磁线圈K1的一端连接电源VCC和第二二极管N2的阴极，电磁线圈K1的另一端连接第二二极管N2的阳极和型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚8，第二十四电阻R24的一端连型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚20，第二十四电阻R24的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚3和二号继电器J2的常闭触点，二号继电器J2的电磁线圈K2的一端连接电源VCC和第三二极管N3的阴极，电磁线圈K2的另一端连接第三二极管N3的阳极和型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚9，第二十五电阻R25的一端连型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚21，第二十五电阻R25的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚4和三号继电器J3的常闭触点，三号继电器J3的电磁线圈K3的一端连接电源VCC和第四二极管N4的阴极，电磁线圈K3的另一端连接第四二极管N4的阳极和型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚10，一号继电器J1的静触头、二号继电器J2的静触头和三号继电器J3的静触头分别连接在插槽J6的三个插脚上；可调压直流电源4由变压器T1、整流电路U2、三极管Q1、第一电容C1、第二电容C2、第五二极管N5、第三十电阻R30、第二十九电阻R29、第二十八电阻R28、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6组成，变压器T1原边的一端连接电源VCC和第五二极管N5的阴极，第五二极管N5的阳极连第三十电阻R30的一端和三极管Q1的集电极，第三十电阻R30的另一端连变压器T1原边的另一端，三极管Q1的基极连第二十九电阻R29的一端和第二十八电阻R28的一端，第二十九电阻R29的另一端连接三极管Q1的发射极并接地，第二十八电阻R28的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚17，变压器T1副边的两端分别连接整流电路U2的两个输入端，整流电路U2的正极输出端连接第一电容C1的正极、第二电容C2的正极和第四电阻R4的一端，整流电路U2的负极输出端连接第一电容C1的负极、第二电容C2的负极并接地，第四电阻R4的另一端连接一号继电器J1的常开触点、二号继电器J2的常开触点、三号继电器J3的常开触点和第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚5和第六电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地。
如果在插槽J6中插入一个晶体二极管，用上位计算机1中的软件通过控制单元2和测量接口电路3识别晶体管的正负极通过举例的如下步骤实现：(1)型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚8、脚9和脚10为通用输入/输出引脚，在识别时都置为高电平(逻辑1)，型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚19、脚20和脚21为通用输入/输出引脚，把型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚2、脚3和脚4用软件设置为A/D转换输入引脚，参考电压为+5V。(2)让U1的脚19输出+5V、脚20输出0V、脚21置为输入(此引脚在输入状态为高阻态)，这时读取脚3上的A/D转换结果为0V；(3)然后让U1的脚20输出+5V、脚19输出0V、脚21置为输入(此引脚在输入状态为高阻态)，这时U1的脚2的A/D转换结果为0V，由此可知，插槽J6的1、2插脚之间为断路；(4)让U1的脚20输出+5V、脚21输出0V、脚19置为输入(此引脚在输入状态为高阻态)，这时脚4的A/D转换结果为0V；(5)然后让型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚21输出+5V、脚20输出0V、脚19置为输入(此引脚在输入状态为高阻态)，这时脚3的A/D转换结果不为0V，由此可知，插槽J6的2、3插脚之间为通路，而且单向导通，为PN结；(6)让型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚21输出+5V、脚19输出0V、脚20高阻，这时脚2的A/D转换结果为0V，然后让脚19输出+5V、脚21输出0V、脚20高阻，这时脚4A/D转换结果为0V，由此可知，插槽J6的1、3插脚之间为断路；这样实际上已经判断出了二极管的正、负极。这样就根据他们各自具有的不同的PN结特性，就可以对不同的电子器件加以判断。还可以根据判断的结果测量不同器件的参数，如：常用电阻的阻值，稳压二级管的稳压值等。并且三极管引脚判别和二极管引脚判别原理相同，三极管可以看做2个连接在一起的二极管。击穿电压的测量是在引脚判别的基础上进行的，三极管的集电极、发射极、基极已经确定后，根据P、N结反向加压会有雪崩现象的原理来测量击穿电压。现举例说明：在J6上插入一个晶体三极管，三极管的发射极、基极和集电极分别对应型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚19、脚20和脚21，测量发射极电流为零时的集电极——基极击穿电压：(1)型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚19置为输入(此引脚在输入状态为高阻态)、脚20置为输入(此引脚在输入状态为高阻态)、脚21输出0V、脚9输出0V(脚20对应的继电器J2切换到高压端)。(2)由型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚5每间隔0.1秒输入一次电压值并在单片机内进行一次A/D转换，得到A/D转换数值与前次数值相减，直到相减结果为0，即达到雪崩拐点，该电压即为该P、N结击穿电压。测量集电极电流为零时的发射极——基极击穿电压和基极电流为零时的集电极——发射极击穿电压的原理与测试集电极——基极击穿电压Vcbo的原理相同。反向漏电流的测量也是在引脚判别的基础上进行的，知道三极管的集电极、发射极、基极后，根据P、N结反向加压会有雪崩现象的原理，可以测量击穿电压，而在雪崩之前的一段时间，P、N节电流应该是稳定的，这段时间内的电流值被称为反向漏电流。用测得的反向击穿电压除以取样电阻就能得到反向漏电流。
具体实施方式三：下面结合图2具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是：它还包括警示电路6，警示电路6由第三电阻R3、场效应管M11和发光二极管N1组成，第三电阻R3的一端连接第五电阻R5的一端，第三电阻R3的另一端连接场效应管M11的漏极，场效应管M11的源极接地，场效应管M11的栅极接发光二极管N1的阴极，发光二极管N1的阳极接型号为PIC16C765的单片机芯片U1的脚29。其它组成和连接关系与实施方式二相同。当测试晶体管的放大系数、反向击穿电压、反向漏电流等参数时，本测试仪器的可调压直流电源4被接通工作，高压直流电对人有危险，所以通过发光二极管N1给人提供警示作用。
具体实施方式四：下面结合图3和图4具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同点是它还包括热敏电阻R20、第二十一电阻R21、电压采样电路7、A/D转换电路8和上位计算机1，热敏电阻R20的一端接电源VAA，热敏电阻R20的另一端通过第二十一电阻R21接地，电压采样电路7连接在热敏电阻R20的两端上用于采集热敏电阻R20的电压值，电压采样电路7的输出端连接A/D转换电路8的输入端，A/D转换电路8的输出端连接上位计算机1的输入端；运行在上位计算机1中的程序包括如下步骤：输入热敏电阻R20对应各温度点的电阻值数据库(购买热敏电阻时厂家给消费者提供该热敏电阻在各温度点的电阻值数据)001；上位计算机1通过电压采样电路7和A/D转换电路8采集此时刻热敏电阻R20的电压降，利用已知的电源VAA的电压值和第二十一电阻R21的阻值求得此时刻热敏电阻R20的阻值￡002；从热敏电阻R20对应各温度点的电阻值数据库中查到高于和低于阻值￡并与阻值￡最接近的上邻阻值￡1和下邻阻值￡2及其所对应的温度值，确定阻值￡在上邻阻值￡1和下邻阻值￡2之间的相对位置，然后利用拉格郎日插值公式求得此时刻热敏电阻R20的温度值003。本实施方式能在测量晶体管的各项参数时给出当时的环境温度，使晶体管的测量更准确、更完整。其它的组成和连接方式与实施方式一相同。

Claims (5)

1.晶体管测量仪，其特征在于它包括上位计算机(1)、控制单元(2)、测量接口电路(3)和可调压直流电源(4)，上位计算机(1)的通信端口通过USB总线与控制单元(2)的通信端口相连接，控制单元(2)的一个输出端连接可调压直流电源(4)的受控端，控制单元(2)的另一个输出端连接测量接口电路(3)的一个输入端，测量接口电路(3)的输出端连接控制单元(2)的输入端，可调压直流电源(4)的输出端连接测量接口电路(3)的电源端；它还包括热敏电阻(R20)、第二十一电阻(R21)、电压采样电路(7)、A/D转换电路(8)和上位计算机(1)，热敏电阻(R20)的一端接电源(VAA)，热敏电阻(R20)的另一端通过第二十一电阻(R21)接地，电压采样电路(7)连接在热敏电阻(R20)的两端上采集热敏电阻(R20)的电压值，电压采样电路(7)的输出端连接A/D转换电路(8)的输入端，A/D转换电路(8)的输出端连接上位计算机(1)的输入端；运行在上位计算机(1)中的程序包括如下步骤：输入热敏电阻(R20)对应各温度点的电阻值数据库(001)；上位计算机(1)通过电压采样电路(7)和A/D转换电路(8)采集此时刻热敏电阻(R20)的电压降，利用已知的电源(VAA)的电压值和第二十一电阻(R21)的阻值求得此时刻热敏电阻(R20)的阻值(￡)(002)；从热敏电阻(R20)对应各温度点的电阻值数据库中查到高于和低于阻值(￡)并与阻值(￡)最接近的上邻阻值(￡1)和下邻阻值(￡2)及其所对应的温度值，确定阻值(￡)在上邻阻值(￡1)和下邻阻值(￡2)之间的相对位置，然后利用拉格郎日插值公式求得此时刻热敏电阻(R20)的温度值(003)。
2.根据权利要求1所述的晶体管测量仪，其特征在于控制单元(2)选用型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)，型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚23和脚24通过USB总线连接上位计算机(1)。
3.根据权利要求2所述的晶体管测量仪，其特征在于测量接口电路(3)由第二十三电阻(R23)、第二十四电阻(R24)、第二十五电阻(R25)、一号继电器(J1)、二号继电器(J2)、三号继电器(J3)、第二二极管(N2)、第三二极管(N3)、第四二极管(N4)和插槽(J6)组成，第二十三电阻(R23)的一端连型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚19，第二十三电阻(R23)的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚2和一号继电器(J1)的常闭触点，一号继电器(J1)的电磁线圈(K1)的一端连接电源(VCC)和第二二极管(N2)的阴极，电磁线圈(K1)的另一端连接第二二极管(N2)的阳极和型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚8，第二十四电阻(R24)的一端连型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚20，第二十四电阻(R24)的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚3和二号继电器(J2)的常闭触点，二号继电器(J2)的电磁线圈(K2)的一端连接电源(VCC)和第三二极管(N3)的阴极，电磁线圈(K2)的另一端连接第三二极管(N3)的阳极和型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚9，第二十五电阻(R25)的一端连型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚21，第二十五电阻(R25)的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚4和三号继电器(J3)的常闭触点，三号继电器(J3)的电磁线圈(K3)的一端连接电源(VCC)和第四二极管(N4)的阴极，电磁线圈(K3)的另一端连接第四二极管(N4)的阳极和型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚10，一号继电器(J1)的静触头、二号继电器(J2)的静触头和三号继电器(J3)的静触头分别连接在插槽(J6)的三个插脚上；
4.根据权利要求3所述的晶体管测量仪，其特征在于可调压直流电源(4)由变压器(T1)、整流电路(U2)、三极管(Q1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第五二极管(N5)、第三十电阻(R30)、第二十九电阻(R29)、第二十八电阻(R28)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)组成，变压器(T1)原边的一端连接电源(VCC)和第五二极管(N5)的阴极，第五二极管(N5)的阳极连第三十电阻(R30)的一端和三极管(Q1)的集电极，第三十电阻(R30)的另一端连变压器(T1)原边的另一端，三极管(Q1)的基极连第二十九电阻(R29)的一端和第二十八电阻(R28)的一端，第二十九电阻(R29)的另一端连接三极管(Q1)的发射极并接地，第二十八电阻(R28)的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚17，变压器(T1)副边的两端分别连接整流电路(U2)的两个输入端，整流电路(U2)的正极输出端连接第一电容(C1)的正极、第二电容(C2)的正极和第四电阻(R4)的一端，整流电路(U2)的负极输出端连接第一电容(C1)的负极、第二电容(C2)的负极并接地，第四电阻(R4)的另一端连接一号继电器(J1)的常开触点、二号继电器(J2)的常开触点、三号继电器(J3)的常开触点和第五电阻(R5)的一端，第五电阻(R5)的另一端连接型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚5和第六电阻(R6)的一端，第六电阻(R6)的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的晶体管测量仪，其特征在于它还包括警示电路(6)，警示电路(6)由第三电阻(R3)、场效应管(M11)和发光二极管(N1)组成，第三电阻(R3)的一端连接第五电阻(R5)的一端，第三电阻(R3)的另一端连接场效应管(M11)的漏极，场效应管(M11)的源极接地，场效应管(M11)的栅极接发光二极管(N1)的阴极，发光二极管(N1)的阳极接型号为PIC16C765的单片机芯片(U1)的脚29。
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