Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
TermopastyTermopasty
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Jak dobierać i porównywać tranzystory JFET?

Urgon 22 May 2021 17:18 1542 7
  • Jak dobierać i porównywać tranzystory JFET?
    Tranzystory JFET obecnie są mało znane i rzadko używane do czegoś więcej, niż wzmacniacze i efekty gitarowe. Czasami występują w urządzeniach radiowych i w miernikach. Sparowane tranzystory JFET to jeszcze większa rzadkość, a przez to ich cena jest wysoka. A szkoda, bo oferują bardzo niski poziom szumów w takich aplikacjach, jak stopnie wejściowe wzmacniaczy.
    Wielkim problemem w przypadku tranzystorów złączowych FET jest fakt, iż rozrzut parametrów tych tranzystorów jest ekstremalnie duży. Nawet fabrycznie dobrane pary jak LSK389A mogą się różnić: Vgs o 15mV, Idss o 10%. A i jeszcze są nie do kupienia w Polsce.
    Zatem jeśli chcemy mieć perfekcyjnie spasowaną parę tranzystorów JFET, musimy ją sparować sami. Przedstawione będą różne metody pomiaru i porównywania tranzystorów. Dokładność sparowania tym razem będzie w dużej mierze zależeć od dokładności użytego multimetru.
    Rozrzut parametrów tranzystorów JFET jest dość znaczny, dlatego może być konieczne zakupienie ich większej ilości.

    Pomiar Idss

    Na poniższym schemacie jest przedstawiona podstawowa metoda pomiaru Idss dla tranzystorów JFET z kanałem N i P. Jak widać, różnica jest tylko w polaryzacji tranzystora.

    Jak dobierać i porównywać tranzystory JFET?


    Przy wartości rezystancji 100Ω i tolerancji rezystora 0,1% możemy zmierzyć wartość Idss z błędem w teorii 100nA, przy założeniu, iż nasz woltomierz ma błąd pomiaru nie większy niż 0,1%. W praktyce sparowanie ich w granicy 1mA wystarcza dla większości zastosowań, 10µA (1mV na woltomierzu) będzie aż nadto wystarczyć.

    Oczywiście można w miejscu rezystora wpiąć miliamperomierz, ale w praktyce pomiar prądu multimetrem jest mniej dokładny od pomiaru napięcia.
    Idss można porównywać stosując układ przedstawiony poniżej.

    Jak dobierać i porównywać tranzystory JFET?


    Tym razem każde 100µV różnicy w napięciu to 1µA różnicy w Idss. Błąd wyniesie 200nA. W przypadku tranzystorów JFET-P trzeba odwrócić polaryzację zasilania.

    Pomiar Vgs i Vgsoff w celu późniejszego porównania

    Poniższy układ opracowany na podstawie rozwiązania stosowanego przez hobbystów budujących wzmacniacze audio pozwala zmierzyć zarówno wartość napięcia odcięcia, czyli Vgsoff, ale też napięcia Vgs w punkcie pracy z prądem 600µA dla tranzystorów JFET-N. Dokładność pomiaru zależy tylko od dokładności miernika, którego użyjemy. W moim przypadku będzie to 1mV przy Vgs powyżej -2V i 100µV poniżej -2V.

    Jak dobierać i porównywać tranzystory JFET?


    Układ składa się z trzech sekcji. W prawej dolnej części jest sekcja generowania stabilnego napięcia Vref 4,096V na bazie LM78L05 i ADR4540 w standardowej aplikacji. Drugą sekcja znajduje się po lewej i obejmuje lustro prądowe i towarzyszące mu elementy oraz przełącznik zmiany typu pomiaru. Rezystor R1 i potencjometr wieloobrotowy R3 ograniczają prąd płynący do Q1, prąd ten będzie miał odbicie w prądzie płynącym przez Q2. Rezystory R2 i R4 poprawiają stabilność pracy lustra. Q1 i Q2 powinny być jak najlepiej dobrane pod względem Vbe. Jak to zrobić, opisałem tutaj. Ponadto oba tranzystory powinny być ze sobą jak najmocniej sklejone.
    Trzecią sekcję stanowi wzmacniacz operacyjny U1, LT1097, wybrany ze względu na relatywnie niską cenę przy rewelacyjnych parametrach. R6, R7 i C3 tworzą dzielnik napięcia dla wejścia odwracającego wzmacniacza. Wzmacniacz porównuje to napięcie z napięciem między źródłem badanego tranzystora (Q3), a kolektorem Q2 lub rezystorem R5, i ustala napięcie na bramce tak, by oba napięcia były równe. Między bramką a źródłem mamy poszukiwane napięcie Vgs.

    Przed przystąpieniem do pomiaru Vgsoff trzeba wyregulować prąd lustra. W tym celu należy w miejsce badanego tranzystora wpiąć rezystor 100kΩ 0,1% i mierząc na nim napięcie regulować R3 aż osiągniemy wartość 1mV.

    Porównywarka Vgs i Vgsoff o większej dokładności.

    Jak dobierać i porównywać tranzystory JFET?


    Przedstawiony powyżej układ to bardziej rozbudowana wersja układu opisanego powyżej. Doszła druga sekcja pomiarowa będąca kopią pierwszej. Q1, Q2 i Q4 muszą być sklejone razem. Można nawet pokusić się o przyklejenie ich do blaszki i zalanie żywicą. Kolejną zmianą jest para wzmacniaczy operacyjnych U2 i U3 w konfiguracji wzmacniaczy różnicowych o wzmocnieniu 1x. Napięcie mierzone między nimi to różnica napięć Vgs badanych tranzystorów Q3 i Q5. Jeśli napięcia niezrównoważenia wszystkich wzmacniaczy będą wyzerowane, to możliwe będzie osiągnięcie dokładności sparowania do 10µV, albo i lepszej. Zamieniając R7, R9, R12 i R15 na rezystory 100kΩ można jeszcze zwiększyć tę dokładność dziesięciokrotnie. Ma to sens, jeśli nie dysponujemy miernikiem z zakresem µV. W praktyce w większości przypadków dopasowanie Vgs na poziome 1mV wystarczy, zwłaszcza że układ docelowy może mieć opcjonalną kompensację tej różnicy napięć.

    Pomiar Vgs i Vgsoff tranzystora JFET-P

    Tranzystory JFET z kanałem P są używane jeszcze rzadziej, niż tranzystory z kanałem N. Z tego też powodu nie ma gotowych przykładów pomiaru Vgs. To znaczy nie było aż do teraz. Układ jest w pewnym stopniu uproszczony - brak źródła napięcia odniesienia, ale kosztem tego jest konieczność zastosowania rezystorów o dużo większej wartości, niż jest to spotykane. Oto schemat:

    Jak dobierać i porównywać tranzystory JFET?


    Dokładne wyczyszczenie płytki drukowanej po montażu jest istotnym krokiem, gdyż ślady topnika mogą wpłynąć na prąd płynący przez kolektor Q1 przez bocznikowanie rezystorów, a szczególnie R7. Q1 i Q2 powinny być sparowane i termicznie połączone, jak w układach powyżej. Kalibracja prądu do pomiaru Vgsoff też przebiega tak samo - rezystor 100kΩ w miejsce badanego tranzystora do punktów D i S, napięcie na nim powinno wynosić 1mV.

    Zatem czy kiedykolwiek potrzebowaliście pary identycznych tranzystorów JFET?
    Napiszcie.

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Urgon
    Editor
    Offline 
  • TermopastyTermopasty
  • #2
    acctr
    Level 19  
    Jeśli umieszczasz więcej schematów w artykule przydałaby się ich numeracja, np. Schemat 1, Sch. 2.
    Rysując schematy z JFETami, dobrze jest stosować asymetryczny symbol rozwiewający wątpliwości gdzie jest źródło a gdzie dren, bez podawania ich symboli.

    Jak dobierać i porównywać tranzystory JFET?

    Weźmy schemat z czterema opampami.
    Połączyłeś wejście "+" U1 ze źródłem. Wychodzi na to, że w spoczynku na wejściu "-" jest potencjał wyższy niż na "+", więc wyjście U1 jest blisko potencjału masy.
    Ugs wynosi około 0V, czyli tranzystor przewodzi. Wskutek tego na wejście "+" U1 podane zostanie napięcie bliskie 12V a tranzystor Q3 na dobre zacznie przewodzić. Czyli wyszedł swoisty zatrzask.

    Wzmacniacz różnicowy U2. Wartości rezystorów - 10k. Wejście odwracające idzie do źródła Q3 z którego prąd wpływa do źródła prądowego / lustra prądowego. Nietrudno policzyć, że zakładasz tam prąd (12-0,7)V÷35000000Ω=323nA (nanoamperów). Czy pomiar potencjału w takim miejscu wzm różnicowym o impedancji wejściowej rzędu kΩ to dobry pomysł?

    Urgon wrote:
    Poniższy układ opracowany na podstawie rozwiązania stosowanego przez hobbystów budujących wzmacniacze audio

    Jakieś źródło?
  • TermopastyTermopasty
  • #3
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Faktycznie inny symbol byłby lepszy.

    Impendancja wejściowa U2, jak i każdego wzmacniacza na tych schematach wynosi 70-80MΩ dla sygnałów różnicowych i 0,8-1TΩ dla sygnałów wspólnych. Prąd polaryzacji wejść w najgorszym razie wyniesie ±350pA.
    Zakładam tam prąd 100nA.

    Impedancję wejść wzmacniacza różnicowego wylicza się wedle wzorów(dałem oznaczenia ze schematu dla U2):
    $$Rin+ = R6 + R7$$
    $$Rin- = \frac{R8}{1 - \frac{R7}{R6 + R7} * \frac{Vin+}{Vin-}}$$
    Przy Vgsoff równym -4V faktyczna impedancja wejściowa wyniesie tylko 12kΩ Więc masz rację, tu jest poważny błąd, który zakłamie pomiar, bo U1 zmieni wartość napięcia na bramce tak, by uzyskać na źródle 6V, by skompensować pobór prądu przez wejście odwracające. Sytuację poprawić można tylko dołączenie kolejnego wzmacniacza między źródło a R8 w konfiguracji bufora nieodwracającego.

    Tak czy siak na schemacie czwartym jest błąd, i dziękuję za zwrócenie na niego uwagi, Acctr.
  • #4
    CYRUS2
    Level 42  
    Urgon wrote:
    Jeśli napięcia niezrównoważenia wszystkich wzmacniaczy będą wyzerowane, to możliwe będzie osiągnięcie dokładności sparowania do 10µV, albo i lepszej.

    Początkujący w domu ma osiągnąć takie dokładności - nie dysponując bardzo drogimi miernikami !
    Następne fantazje kolegi Urgon.

    Efekt będzie taki - ilość kartofli zważona w Krakowie będzie x-razy mniejsza od ilości kartofli zważonych na wadze - w Gdańsku.
    Tak właśnie wyglądają pomiary kolegi Urgon.

    Urgon wrote:
    Zamieniając R7, R9, R12 i R15 na rezystory 100kΩ można jeszcze zwiększyć tę dokładność dziesięciokrotnie.


    Kolego Urgon - zrobiłeś i pomierzyłeś prototyp tego układu - Nie.

    Znów kolega Urgon usiłuje naciągnąć początkujących na wyłożenie kasy na scalaki inne wydatki.
    Trzeba kupić 5 scalaków - i to nie najtańszych.
    To jest nieuczciwe ze strony kolegi Urgon.

    Moderated By gulson:

    3.1.9. Nie ironizuj i nie bądź złośliwy w stosunku do drugiej strony dyskusji. Uszanuj odmienne zdanie oraz inne opinie na forum.

  • #5
    Urgon
    Editor
    AVE...
    CYRUS2 wrote:
    Urgon wrote:
    Jeśli napięcia niezrównoważenia wszystkich wzmacniaczy będą wyzerowane, to możliwe będzie osiągnięcie dokładności sparowania do 10µV, albo i lepszej.

    Początkujący w domu ma osiągnąć takie dokładności - nie dysponując bardzo drogimi miernikami !
    Następne fantazje kolegi Urgon.[/quote]
    Aneng AN800 dysponuje zakresem 10mV z rozdzielczością 1µV z błędem pomiarowym 0,5%+3. Kosztuje straszliwy majątek, jak dla ciebie, czyli około 95 złotych. Dokładność ta oznacza, że napięcie 10µV może być wyświetlane jako 7-13µV w najgorszym razie. Faktycznie, duży błąd, ale mimo wszystko da się tym wyzerować wzmacniacze. Można użyć przystawki z dodatkowym wzmacniaczem nieodwracającym o wzmocnieniu 10-1000 razy by zwiększyć dokładność pomiaru, tylko trzeba nie być kompletnym ignorantem.

    CYRUS2 wrote:
    [Efekt będzie taki - ilość kartofli zważona w Krakowie będzie x-razy mniejsza od ilości kartofli zważonych na wadze - w Gdańsku.
    Tak właśnie wyglądają pomiary kolegi Urgon.

    Ja mierzę napięcie w woltach, ty w kartoflach. Dlatego ja zajmuję się elektroniką, ty trollowaniem.
  • #6
    CYRUS2
    Level 42  
    Urgon wrote:
    AVE...
    Aneng AN800 dysponuje zakresem 10mV z rozdzielczością 1µV z błędem pomiarowym 0,5%+3 .
    Jeżeli zakres pomiarowy wynosi 10mV to :5% *10 000 uV = 500uV +/- 3cyfry.
    Błąd pomiaru wynosi 500uV.
    Pod warunkiem, że napięcie mierzone jest ok.10mV.
    Przy mniejszych napięciach bląd pomiaru będzie większy.
    Urgon wrote:
    Dokładność ta oznacza, że napięcie 10µV może być wyświetlane jako 7-13µV w najgorszym razie. Faktycznie, duży błąd
    Fantazje kolegi Urgon.
    Producent gwarantuje 500uV, czyli ok.50 razy mniejszą dokładność.
    Urgon wrote:
    AVE...Można użyć przystawki z dodatkowym wzmacniaczem nieodwracającym o wzmocnieniu 10-1000 razy by zwiększyć dokładność pomiaru, tylko trzeba nie być kompletnym ignorantem.
    Na schematach kolegi nie ma tej przystawki
    Bez tej przystawki, nie osiągasz dokładności których piszesz.
    Dorysuj to czego brakuje.
    Narysuj kolego Urgon schemat ideowy przystawki o wzmocnieniu 10-1000, wzmacniającej sygnał DC 1-10uV.
    Tak, żeby na wyjściu przystawki zmierzyć napięcie miernikiem AN8000.
  • #7
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Przepraszam, pomyliły mi się multimetry. Aneng AN870 oferuje potrzebną dokładność 0,05%+3, czylo na poziomie ±13µV. Cena to mniej niż 180 złotych.
    Ale dodając stopień ze wzmacniaczem nieodwracającym, który można wyzerować, z odpowiednim wzmocnieniem, można wyzerować pozostałe wzmacniacze bez konieczności posiadania aż tak czułego i dokładnego instrumentu. Można taki wzmacniacz nawet skalibrować, by znać jego dokładne wzmocnienie. I to jest opcja, z której ja bym skorzystał...

    Zresztą jestem gotów zakupić miernik o większej dokładności choćby po to, by ci udowodnić, że się mylisz, i takie pomiary da się zrobić mając multimetr za niecałe 200 złotych zamiast dwóch tysięcy (Axiomet AX-8455 kosztuje 1200PLN, i byłby wystarczający, ale myślę o czymś w rodzaju GDM-8351 od GW Instek, ewentualnie czymś tańszym, używanym, co da się skalibrować)...
  • #8
    CYRUS2
    Level 42  
    Urgon wrote:
    choćby po to, by ci udowodnić
    Mnie udowodnić ? To pomyłka w adresie.
    Kolego Urgon – piszesz poradę dla początkującego.

    Najpierw był miernik, za 95zł.
    Po krytyce zmiana na taki za 180zł.
    Piszesz też o mierniku za 1200 zł.
    Takie inwestycje ma robić początkujący, żeby budować niesprawdzony układ ?
    Zrób prototyp i pomierz.
    Urgon wrote:
    AVE...Przepraszam, pomyliły mi się multimetry. Aneng AN870 oferuje potrzebną dokładność 0,05%+3, czylo na poziomie ±13µV. Cena to mniej niż 180 złotych.
    Ten miernik umożliwia pomiar napięcia 19,999mV z błędem ±13µV.
    Co wcale nie oznacza, że można nim zmierzyć napięcie 10-20uV.
    Błąd pomiaru napięcia 10-20uV będzie znacznie większy niż ±13µV.

    Więc miernikiem AN980 napięcia 10-20uV nie możesz zmierzyć.
    Urgon wrote:
    Ale dodając stopień ze wzmacniaczem nieodwracającym
    Zapomnij o przystawce na te napięcia (10-20uV).
    To bardzo trudna konstrukcja.