26. Расскажите, как проверять полевой транзистор.
27. Что такое МОП?
28. Расскажите о различных типах МОП-транзисторов.
29. Расскажите, как проверить МОП-транзистор.
30. На что следует обратить особое внимание при транспортировке и работе с МОП-транзисторами?
Глава 2Контрольно-измерительные приборы для электронных устройств
По мере того как электронное оборудование и изделия становятся все более сложными, постоянно возрастает потребность в средствах их тестирования. В настоящее время используются сотни различных приборов, предназначенных для этого. Правильное использование оборудования увеличивает быстроту и точность локализации и корректировки проблемы. В данной главе представлены некоторые наиболее популярные типы тестовых инструментов, которые используются специалистами.
Мастер, прежде всего, должен определить соотношение затрат и результатов при финансовых вложениях в контрольно-измерительное оборудование и помнить о том, что затраты могут не оправдать ожиданий. Ошибка в расчетах, по причине отсутствия качественного оборудования влечет за собой негативные эмоции от безрезультатной работы и коммерческие потерн. Выбирая средства тестирования, необходимо принимать во внимание:
♦ надежность;
♦ единство измерений;
♦ международные стандарты;
♦ службы поверки;
♦ срок службы;
♦ специфику снятия измерений и их представления;
♦ точность и функциональные возможности контрольно-измерительных приборов.
Перед использованием устройства обязательно прочитайте руководство по эксплуатации. Невнимание многих специалистов к этой процедуре приводит к удивительно большому числу неточных измерений, неправильному использованию прибора. По этой причине, как правило, многие его возможности остаются плохо изучены мастером. Не забывайте также о специализированной литературе, которая дает расширенную информацию о способах применения контрольно-измерительной аппаратуры и правилах ее использования.
В течение многих лет вольтоммиллиамперметр (ампервольтомметр) был очень популярным переносным прибором (рис. 2.1).
Рис. 2.1.Ампервольтомметр
Этот аналоговый прибор идеален для измерений меняющихся величин, что является сложной задачей для цифровых приборов. Многие специалисты по поиску неисправностей, особенно работающие в области промышленной электрики, предпочитают наблюдать движения стрелки такого прибора, а не «бегающие» цифровые показания. В современные ампервольтомметры встроены схемы защиты прибора на основе предохранителей и диодов.
Одним из недостатков вольтомметров является то, что импеданс прибора при определенных условиях может дополнительно нагрузить схему и повлиять на измерения напряжения. Поэтому результаты иногда бывают неточны. Минимальная погрешность, как правило, не влияет на итоговые показатели оборудования промышленной электрики, но в значительной степени определяет диагностику электронных схем.
Мультиметр на полевых транзисторах не создает дополнительную нагрузку за счет своего высокого входного импеданса и наличия стабилизированного источника питания. Этот измерительный прибор представляет собой переносное многофункциональное устройство, которое используется для технического обслуживания аппаратуры в самых разных областях.
Цифровой мультиметр является, наверное, самым популярным среди специалистов, чья деятельность требует очень высокой точности, например, в лабораторных условиях и при работе с цифровой техникой (рис. 2.2).
Рис. 2.2.Цифровой мультиметр с двойным дисплеем
Этот прибор использует схемы, которые формируют показания в цифровом виде с помощью светодиодных знакосинтезирующих индикаторов. Более сложные устройства такого типа используют графические экраны, формирующие изображения подобно осциллографу.
Высокоэффективный цифровой мультиметр снабжен многофункциональным флуоресцентным двойным дисплеем на 5 разрядов с возможностью выбора диапазонов измерений и точности. Например, пользователь может наблюдать два параметра сигнала в одной точке, снимая показания последовательно и одновременно. Это позволяет специалисту повысить гибкость оценки ситуации в применениях, которые требуют двух раздельных измерений одного и того же сигнала. Цифровой мультиметр обычно выполняется в виде переносного прибора со стандартными заменяемыми батареями. Некоторые устройства имеют интерфейс связи с персональным компьютером для автоматической записи результатов работы. Все эти преимущества, а также высокая точность делают этот контрольно-измерительный прибор очень популярным при проверке цифрового оборудования в стационарных условиях.
В самом упрощенном виде осциллограф представляет собой вольтметр с электронно-лучевой трубкой. Однако у новичка этот прибор, со всеми его органами управления и видеоэкраном, вызывает одновременно восхищение и смущение. Осциллограф может быть одним из наиболее ценных типов оборудования при поиске неисправностей.
Основным преимуществом данного устройства является то, что оно предоставляет изображение формы измеряемого сигнала. Большинство осциллографов используют вертикальное и горизонтальное электростатическое отклонение луча электронной пушки с помощью двух пар вертикальных и горизонтальных пластин.
Хотя осциллограф широко используется для определения амплитуды напряжения, с его помощью можно измерять частоту, период, наблюдать фронты волновых сигналов, фазовый угол и частотные характеристики (рис. 2.3).
Рис. 2.3.Осциллограф
Основные органы управления осциллографом и их функции.
1. Интенсивность — управление яркостью электронного луча.
2. Фокус — регулировка ширины луча.
3. Управление но вертикали — управление положением электронного луча по вертикали.
4. Управление по горизонтали — управление положением электронного луча по горизонтали.
5. Усиление по вертикали — регулирует высоту представления формы сигнала.
6. Усиление по горизонтали — регулирует ширину представления формы сигнала.
7. Управление разверткой — регулирует частоту генератора горизонтальной развертки.
8. Селектор синхронизации — позволяет выбрать внешнюю или внутреннюю синхронизацию.
9. Регулировка по оси Z — изменяет модуляцию следа сигнала.
10. Шкала калибровки — предоставляет шкалу для измерений колебаний напряжения.
Настройка осциллографа обычно выполняется следующим образом:
1. Поставьте регуляторы интенсивности, фокуса и синхронизации на минимум.
2. Установите регуляторы по вертикали и горизонтали в среднее положение.
3. Включите осциллограф и установите регулятор интенсивности на минимальную яркость.
4. Дайте осциллографу нагреться в течение 1–2 мин и регулятором фокуса установите контрастность.
5. Установите сигнал в центр с помощью соответствующих регуляторов.
6. Подключите источник переменного тока 6,3 В к входу по вертикали для калибровки.
7. Поскольку напряжение 6,3 В является среднеквадратичным значением амплитуды синусоиды 9 В (или двойной амплитуды 18 В), установите усиление по вертикали на диапазон 1,8 делений (рис. 2.4).
8. Настройте синхронизацию, чтобы появилась статическая картинка трех периодов синусоидальной кривой.
9. Теперь осциллограф настроен и откалиброван.
Рис. 2.4.Откалиброванный экран осциллографа
Каждое деление отныне соответствует 10 В. Для измерений других напряжений можно использовать аттенюатор, который позволяет умножить цену деления на 0,1, 1,10 и т. д.
С помощью внутреннего калибратора, можно настроить осциллограф на цену деления 1 В.
Более сложные измерительные приборы имеют встроенные калибраторы, отдельные и независимые средства работы с запуском, средства поиска луча.
Обычно, наряду с осциллографом, используются три основных пробника:
1. С низкой емкостью.
2. С детектором (радиочастотный).
3. С делителем напряжения.
Пробник с низкой емкостью обычно используется для измерения в схемах с высокой частотой или высоким импедансом. При использовании этого пробника уменьшается нагрузочный эффект, что повышает точность измерений.
Пробник с детектором (радиочастотный) нередко используется для измерения радиочастотных сигналов, когда до его демонстрации на осциллографе сигнал сначала необходимо обнаружить.
Пробник с делителем напряжения используется, когда измеряемое напряжение больше максимально допустимого, и его необходимо уменьшить. Обычный коэффициент деления 10:1 или 100:1.
Выбирая осциллограф, необходимо учитывать: полосу пропускания, которая может изменяться от 10 МГц (мегагерц) до более чем 100 МГц, время нарастания сигнала, запуск и другие специфические условия. Могут быть очень серьезные различия при измерениях формы сигнала между двумя осциллографами, особенно при измерениях параметров цифровых импульсов.
Например, для работы с автомобильной техникой вполне достаточно иметь осциллограф с полосой пропускания 10 МГц, а для настройки видеоаппаратуры и промышленных программируемых устройств потребуется более высокочастотный прибор.
Важны также различия между аналоговым и цифровым осциллографом. Первый обычно стоит дешевле и лучше приспособлен для измерений аналоговых и высокочастотных сигналов, в то время как второй используется для специальных измерений в цифровых системах с накоплением информации. Современные технологии предлагают сейчас аналого-цифровые приборы, которые совмещают цифровую запись с традиционными для аналоговых измерителей органами управления.
Другие специальные применения требуют возможностей записи формы сигнала. Типичным примером является аппаратура электромиографии, которая используется в биомедицинской диагностике. Это устройство использует встроенный осциллограф для измерения электрических импульсов и скорости нервной проводимости при стимуляции мышц и обеспечении чувствительности. Говоря простым языком, электроды регистрируют активность зарядов, перемещающихся от одной точки тела к другой, и мышечную или нервную активность за определенный период времени. Для пользователя ва