ŹRÓDŁA PRĄDOWE

ŹRÓDŁA PRĄDOWE
OPIS MODUŁU DZP
Moduł DZP ("źródła prądowe") składa się z dwóch części: układów dydaktycznych i układów
pomocniczych.
I. CZĘŚĆ DYDAKTYCZNA MODUŁU
Ta część modułu zawiera trzy układy badanych źródeł prądowych: źródło prądowe w układzie z ustalonym prądu
bazy ("układ dwuopornikowy”), źródło prądowe w układzie polaryzacji tranzystora z rezystorem emiterowym
(“układ czteroopornikowy”) oraz tzw. źródło prądowe precyzyjne ze wzmacniaczem operacyjnym.
1) ŹRÓDŁO PRĄDOWE W UKŁADZIE Z USTALONYM PRĄDEM BAZY
To źródło ma charakter wyłącznie badawczo-dydaktyczny. Nie
nadaje się do zastosowań praktycznych z oczywistych względów −
wykazuje bezpośrednią zależność prądu wyjściowego od
wzmocnienia prądowego tranzystora (a więc także np. od jego
temperatury). Jest jednak przydatne jako swojego rodzaju “punkt
odniesienia” dla pozostałych układów oraz − co bardzo istotne − do
pomiaru parametru rCE tranzystora.
Omawiany układ pokazano na rys. 1. Składa się on z
wymiennego tranzystora dydaktycznego TX-B, pracującego z
ustalonym prądem bazy. Obwód ustalający prąd bazy stanowią:
potencjometr POT-B, który ustala napięcie zasilające oporność
obwodu bazy1, wymienny opornik dydaktyczny RPB oraz
wmontowany na płytce na stałe opornik zabezpieczający R19 o
rezystancji 10 kΩ. Obciążeniem i jednocześnie rezystancją
pomiarową jest opornik dydaktyczny OBC-B. W tym układzie
potencjometr POT-B należy dołączyć trójżyłowym przewodem do Rys. 1: Układ źródła prądowego z
złącza JP1. Wyjściem układu jest złącze WY-B, służące do ustalonym prądem bazy
dołączania woltomierza albo wzmacniacza pomiarowego (przy
pomocy czterożyłowego przewodu zakończonego właściwym
wtykiem).
Ustalenie pożądanego punktu pracy wymaga zgrubnego doboru oporności obwodu bazy RPB oraz
wyregulowania napięcia potencjometrem "Reg. I" tak, aby uzyskać zadany prąd kolektora.
Uwaga: gniazdo JP7 pozwala na pomiar rCE zwykłego (np. własnego) tranzystora.
1 Jest to potencjometr o rezystancji 4,7 kΩ, umieszczony na płycie czołowej modułu, oznaczony jako "Reg. I".
Może on być dołączany, przy pomocy przewodu zakończonego trójstykowym złączem, do wybranych "szpilek" na
płytce modułu DZP.
2) ŹRÓDŁO PRĄDOWE W UKŁADZIE Z REZYSTOREM EMITEROWYM
Jest to najczęściej wykorzystywane źródło prądowe w
układach dyskretnych, stąd jego duże znaczenie.
Źródło składa się z tranzystora dydaktycznego TX-E,
obwodu rezystancji emitera (wmontowany na stałe opornik
R4 o rezystancji 100 Ω oraz opornik dydaktyczny RE1),
obwodu służącego do ustalenia potencjału bazy oraz obwodu
rezystancji obciążenia, będącego jednocześnie rezystancją
pomiarową. Obwód służący do ustalenia potencjału bazy
może mieć dwie postaci: typowego obwodu ustalającego stały
potencjał bazy (oporniki dydaktyczne RB1 i RB2) albo
obwodu z potencjometrem ("Reg. I"), dołączanym do
"szpilek" POT-E. Oporniki RP1A i RP1B mogą być
wymieniane, co umożliwia zgrubne ustalenie zakresu
regulacji prądu źródła1. Wersja z potencjometrem umożliwia
sprawdzenie, w jakim zakresie źródło prądowe tego typu
można przestrajać napięciem. Wyboru typu obwodu bazy
dokonuje się przełącznikiem BAZE. Obciążeniem i
jednocześnie rezystancją pomiarową, jest zawsze opornik
dydaktyczny OBC-E.
Rys. 2: Źródło prądowe w układzie z
opornikiem emiterowym
Złącze WY-E służy do podłączenia wzmacniacza pomiarowego.
Uwaga: gniazdo JP8 umożliwia podłączenie i zbadanie własnego tranzystora nie zamontowanego na standardowej
płytce.
3) ŹRÓDŁO PRĄDOWE PRECYZYJNE ZE WZMACNIACZEM OPERACYJNYM
Takie źródła wykorzystuje się często w sytuacjach, kiedy
potrzebna jest duża dokładność lub szeroki zakres
przestrajania prądu. W układzie umieszczonym na płytce
modułu DZP został użyty wzmacniacz operacyjny LM358,
więc napięcie regulujące prąd może być bardzo małe ze
względu na pomijalny drop out ujemnego napięcia
zasilania tego wzmacniacza. Wartość prądu ustala napięcie
obwodu
sterującego
nieodwracającym
wejściem
wzmacniacza operacyjnego oraz rezystancja obwodu
emitera tranzystora. Najważniejszym elementem obwodu
sterującego jest źródło referencyjne U6 z układem LM3852.5, zapewniające dokładne napięcie 2,5 V.
Opornik
R44 stanowi zasilanie źródła referencyjnego U6.
Regulację napięcia podawanego na wejście wzmacniacza
operacyjnego zapewnia obwód z potencjometrem "Reg. I"
dołączanym do "szpilek" POT-PRN i wymienny opornik
MINPRN (zwora).
Rys. 3: Precyzyjne źródło prądowe ze
Za minimalne napięcie sterujące odpowiada wzmacniaczem operacyjnym
opornik MinPrN, z kolei obwód emitera tworzą:
wmontowany na stałe opornik R45 o rezystancji 100Ω i
dydaktyczny opornik REPRN. Punkt pomiarowy PK6 pozwala zmierzyć potencjał sterujący, a punkt PK8 potencjał
emitera (może być przydatny do wyznaczenia prądu emitera). Różnica pomiędzy tymi węzłami daje informację o
napięciu niezrównoważenia wzmacniacza U02A. Wyjściem układu jest złącze WYPRN, służące do podłączenia
wzmacniacza pomiarowego.
1 Normalnie na płytce modułu są zamontowane RP1A = 10 kΩ i RP1B = 0 (zwora)
II. UKŁADY POMOCNICZE
W skład układów pomocniczych wchodzą: blok wzmacniacza pomiarowego (z układami U61, U62A i U62B),
układ regulowanego napięcia testowego UTST (U60A), obwody kalibracji i kontroli pomiaru (JP13, R47, JP14, R49)
oraz potencjometr P61 służący do regulacji prądu źródeł.
1) BLOK WZMACNIACZA POMIAROWEGO
Głównym elementem tego bloku jest specjalny
wzmacniacz pomiarowy (tzw. “instrumentalny”)
U61 − INA826.
Jest
to
układ
scalony,
umożliwiający precyzyjny pomiar małych sygnałów
o charakterze różnicowym. Pomiary upływności
dobrych źródeł prądowych charakteryzują się
bardzo małymi zmianami napięć na opornościach
pomiarowych i bez użycia tego typu wzmacniacza
pomiar w ogóle nie byłby możliwy.
Różnicowe
wejście
wzmacniacza
pomiarowego podłącza się do zacisków rezystora
obciążającego źródło prądowe (R25, R40, R24 w
części dydaktycznej modułu). Wzmocnienie
wzmacniacza pomiarowego można przełączać
przełącznikiem SW61. Uzyskiwane wzmocnienia
wynoszą ok. 11 V/V (dla R65 = 5 kΩ) oraz ok.
100 V/V (dla R68 = 500 Ω).
Wzmacniacze operacyjne U64A i U64B są Rys. 4: Wzmacniacz pomiarowy (instrumentalny)
prostymi wtórnikami napięć i pozwalają na pomiar
napięcia różnicowego bezpośrednio woltomierzem. Taki pomiar − bez dodatkowego wzmocnienia − może być
wystarczający w przypadku prostszych źródeł prądowych.
2)
UKŁAD
REGULOWANEGO
TESTOWEGO Utest
NAPIĘCIA
Jest to prosty układ ze wzmacniaczem operacyjnym U60A i
potencjometrem umieszczonym na płycie czołowej modułu
i oznaczonym jak "Utest". Układ pozwala na regulację
napięcia Utest w zakresie ok. ±13,5 V. Napięcie Utest zasila
układ badanego źródła prądowego (dokładniej U test jest to
napięcie zasilania obciążenia testowego). Zmiana tego
napięcia może służyć do pomiaru upływności badanego
źródła prądowego albo do ustalenia punktu pracy tego
źródła przy pomiarze sygnałem zmiennym.
Uwaga: napięcie Utst można mierzyć woltomierzem w
punktach UTSTZ albo UTST, bezpośrednio na płytce
modułu DZP.
Rys. 5: Układ do regulacji napięcia testowego
3) POTENCJOMETR DO REGULACJI ŹRÓDEŁ PRĄDOWYCH
Na płycie czołowej znajduje się potencjometr "Reg. I" o oporności ok.
4,7kΩ, który może być podłączany kabelkiem trójżyłowym do obwodów
sterujących badanych źródeł prądowych.
Rys. 6: Potencjometr Reg. I