questi valori permette di sviluppare il progettoto
di un circuito intorno ad un da-
componentesostituzione con un
tensione
di svuota-
oppure di effettuare una
componente
di ca-ratteristiche più prossime possibile al-l'originale.
L'alimentazione
dalla rete rende pos-sibile l'uso continuo dello strumento senza la preoccupazione di esaurire le pile. L'alimentatore è dotato
di protezione
automatica contro i corto-circuiti.
rima
di entrare nel
descrizione di
che parola per
strumento
to
dei transistori ad effetto di campo
converrà
spiegare
vivo
questo
della
utile
dire qual-
il funzionamen-
a giunzione (JFET). 11
transistore ad effetto di campo è un componente attivo elettronico chenisce in sé i vantaggi dei
(alta
resistenza
d'ingresso, pilotaggio in
tubi
riu-
a vuoto
tensione ecc.) ed i vantaggi del transi-store
(minimo
ingombro,
basso
consu-
mo di dissipazione, robustezza mecca-
nica)
.
Il
principio
su cui si
basa
il
funzio-namento del FET si può assimilare al comportamento di un tubo
d'acqua
di gomma. Pinzando con due dita la se-zione del tubo, si può modulare il get-to
fino
ad interromperlo del tutto con
un
minimo sforzo rispetto al risultato.
Nel
FET il tubo
d'acqua
è sostituito da una barretta di semiconduttore di tipo P
o di tipo N.
La
regolazione del flusso delle cariche elettriche che portano la corrente nella barretta, viene effettuata da un disposi-tivo
che applica un campo elettrico tra-
sversale
nel corpo della barretta.
La
prima osservazione che si può fare è
che sul percorso della correntecipale nondi
il
vuto
esiste
passaggio
una giunzione e
della corrente non è do-
allo scambio tra portatori di
prin- quin-
segno opposto, ma avviene per il movimento di
portatori dello
ni
o lacune, a
stesso
seconda
segno
(elettro-
del tipo di dro-
gaggio della barretta di semiconduttore).
Per
questochiamatino chiamati
In
sostanza
tore
costituiràentro il quale la correntedo una certa
Il
problema della riduzione del
le
di
passaggio
degli
elettroni
plicando
mentre i transistori
dispositivi
bipolari,
dispositivi
i FET so-
unipolari.
la barretta di semicondut-
un
canale
di
passaggio
passerà
resistenza.
delle lacune
(tipo
(tipo
N), si risolve ap-
un campo elettrico di
sono
trovan-
cana-
P) o
segno appropriato che respinga i portatori e ne renda piùcampo può
difficile
essere
il
passaggio.
applicato mediante un
Tale
elettrodo metallico opportunamente iso-lato
dal
canaleda uno strato di ossido ditimo
isolante). In
tengono i cosiddetti MOSFET, dei
non
parleremo in
Un
altro sistema è quello di utilizzare l'elevatissimagiunzioni
conduttore, per esempio
silicio
questo
modo si ot-
(ot-
quali
queste
righe.
resistenza
inversa delle
P-N. Una giunzione P-N co-stituisce quello che in pratica si chiama diodo.
Se ai
plichiamo
una tensione, troveremo che se il polo positivo è applicato alnale
terminali
connessopo N, non sigio
di corrente.sentatadizioni,applicata con
il
positivo al terminalemiconduttorevece
un notevole
e la giunzione
so unafenomeno si
nel
raddrizzamento delle correnti alter-
col semiconduttore di ti-
avrà
dalla giunzione in
sarà
elevatissima. La tensione
polarità di tipo P,
presenterà
resistenza
deve
di un diodo ap-
praticamente
Quindi
la
passag-
resistenza
queste
inversa,
ossia
connesso
provocherà
passaggio molto
di corrente,
in
questo
bassa. A questo
l'efficacia del diodo
termi-
pre-
con-
con
al se-
in-
sen-
nate.
Ora, se in un certo punto della
ficie
esterna
del
nostro FET, noi disponiamo una
piastrina di materiale di
della barretta conduttrice
segnocreando una giunzione che, si badinon
interessa
della
corrente, polarizzando inversamen-
te
questa
un
campo elettrico nella barretta,
che si abbia
la
sezione
giunzione, noi potremo
passaggio
di corrente nella
opposto,
di
passaggio
super-
bene,
creare
senza
giunzione.
Supponiamo ora (fig. 1) che la bar-retta sia costituita da materiale tipo N, nel
quale la corrente è trasportata da-
gli
elettroni.
Alla
superficie laterale della barretta viene applicato del materiale tipo P, in modo che si
Dalla
no
essere
zazione in modo da poter
formi
figura
una giunzione.
appare
chiaro come devo-
disposte le batterie di polariz-
avere
una regolazione della corrente nella barretta principale.materiale P, leposto. Notare, che insizione della batteria ricordate quella deiFET a canaletamente assimilato ad un
Se la barretta è costituita da
cose
vanno nel
figura,
senso
op-
la dispo-
esattamen-
troidi
N può
a vuoto.
essere
Infatti
quasi
triodo,
il
esat-
tranne per il fatto che le curve di risposta ri-cordano piuttosto il pentodo.
I
tre elettrodi si chiamano normal-mente, con parole inglesi, S = source, D = drain,
scereto
1)loree lamento del
Indrain
Miì.
2)
mutua che, come per idefinitadi
dellafinisce
G = gate.
Le
grandezze
che è
necessario
cono-
per caratterizzare il funzionamen-
di un FET,
VP = Tensione di
di tensione applicata fra il
sorgente
corrispondenza, la
e la
sono
le seguenti:
pinch-off
è il va-
che determina lo svuota-
canale
delle cariche libere.
resistenza
sorgente
è dell'ordine del
gate
tra il
La transconduttanza o conduttanza
tubi
a vuoto, è
dalla variazione della corrente
drain provocata da una variazione
tensione tra
l'efficacia
gate
e source.
Essa
de-
dell'elemento come am-
plificatore.
3)
BVGDS = tensione di rottura della
giunzione
sto valore è dato dai
ristiche
scenza
tra la barretta ed il gate. Que-
fogli
delle caratte-
ed è importante la sua cono-
per determinare la tensione
mas-
sima di polarizzazione.
4)
Ioss = corrente massima nella
giun-zione di gate. Ovviamente è piccolissi-ma, ma non nulla, dato che la giunzione non
è perfetta. Dà un'idea dei
la
resistenza
5)
IDSS = corrente di drain a polariz-
zazione diresistenzacui
é fatta la barretta.
I
parametri che
tare
le prestazioni e per riconoscere se
un
determinato FET è in condizioni da corrispondere ai datidal
foglio
d'ingresso.
gate
nulla. Dà un'idea della
intrinseca del materiale con
interessano
costruttivi
dei
dati,
sono
limiti
del-
per
valu-
forniti
principalmente
tre.
Questi tre parametri
di
pinch-off
VP,
sono
la tensione
conduttanza mutua G„ e la corrente di drain a polarizzazione di
gate
nulla IDSs.
Per misurare con ottima precisione questi tre parametri èl'UK
807. La
siste
nel fatto che i tre parametri
difficoltà
stato
da
studiato
superare
con-
sono
strettamente dipendenti uno dall'altro.
La
difficoltà è stata
superata
introdu-cendo nella misura alcune approssima-zioni
ed alcuni accorgimenti
tenere
una precisione più che
bile,
usando
un'apparecchiatura il più
atti
ad ot-
accetta-
semplice possibile.
Se noi chiamiamo G„,„ la conduttan-za mutua a polarizzazione ditroveremo suFET
una semplice formula che
sce il valore di
Questa
semplificata,
tutti
i manuali di uso dei
questa
grandezza:
G™ = IDSS / V
formula, per quanto molto
si può ritenere sufficiente-
mente precisa per gli usi
gate
p
pratici.
0,
defini-
Osservando la formula suddetta, non
sembrerebbe
possibile, a prima vista, una sua risoluzione per mezzo di un circuito
elettronico semplice.
La
formula mette
ben tre
grandezze
mo.
Se
anche
due, la terza per forza dovrebbe
infatti
in relazione
che noi non conoscia-
riuscissimo a misurarne
essere
calcolata.
La
particolarità;
del
circuito
che pre-sentiamo è invece quella che le varie grandezzesonodelloguire
sumerecuito
caratteristiche del FET si pos-
leggere direttamente sul quadrante
strumento,
dei
Il
sistema adottato è quello di far as-
ad uno dei componenti del
calcoli.
senza
bisogno di
ese-
cir-
di controllo un valore proporzio-
nale ad una delle incognite.
Supponiamo (fig. 2a/b) di inserire nel
circuito
di drain uno strumento di mi-sura shuntato da unaso valore. Questo strumento nonrà
più la corrente di drain ma una cor-
resistenza
di
bas-
segne-
rente proporzionale alla tensione che si sviluppa
che costituisce il carico
ai capi della
La
resistenza
resistenza
RG che
effettivo
del FET.
serve a deter-
di shunt,
minare Vp viene commutata in modo_da fornire
la
mento, la cui
resistenza
corrispondente alla relazionetra
la variabile fissata
che vogliamo leggere,
Se noi eseguiamo per prima
scala
in serie
darà
allo
un'indicazione
esistente
RGVP e quella
cioè
Im.
stru-
cosa
la misura di Vp avremo il potenziome-tro
R che
proporzionale alla tensione di pinch-off.
assumerà
Senza
sistenza
cambiare il valore di
noi la trasferiamo in serie al milliamperometro,rà
ora
resame lamoltolelo
con RL di piccolo valore,influenzeràche a sua
proporzionale a Vp. Sicco-
resistenza
elevata, se viene
la tensione ai capi di
volta
un valore RG V
questa
la cui indicazione sa-
dello strumento
messa
in paral- essa
questa
sarà
proporzionale alla
p
re-
sarà
non
corrente di drain.
Trasponendo quanto detto sopra in
alcune semplici formule, avremo:
VI
= IDSS RL per la legge di il
1„,
= VI / (Re Vp) =
=
IDSS RL / (Re Vp)
è
la corrente che attraversa lo strumento.
Ma:
G„, = 2KI
Il
sare
Quindiquindizionale alla conduttanza mutua unata che abbiamo fissato il valore di R
2 IDSS KRL
Vp R
gate è connesso
il valore
IDss
al
source
della corrente di drain.
la corrente nello strumento e
la sua indicazione,
sarà
G
per
fis-
propor-
vol-
m
c
Fig
. 1
Vp,
per una
costante
2K definita in se-
de di taratura.
La
misura di IDss, per la suadefinizione,sta
infatticondirettamente
Opportune
non
presenta
misurare la corrente di drain
il
gate
a polarizzazione zero,
connesso
resistenze
al source.
molto precise
stessa
difficoltà;
ba-
ossia
shuntano lo strumento indicatore per adattarne
la portata al valore della cor-
rente di drain.
DESCRIZIONE
Si
noterà
lo
schema
DEL
CIRCUITO
immediatamente
della fig. 3, che è
osservando
stata
data una grande importanza all'alimentatore destinato a
fornire
le due tensioni di
polarizzazione.
E'
necessario
nisca due tensioni distinte e di
che l'alimentatore
polarità
for-
opposte, in quanto, contrariamente ai
transistorivuoto,
zazione dell'elettrodo diuna tensione di
ed analogamente ai
tubi
a
il FET ha bisogno per la polariz-
segno
controllo,
opposto a quella
di
principale.
Fig.
2
L'alimentatore
stinti
circuitielementiformati
di potenza
rispettivamente dai transistori
Tr3-Tr4 e Tr7-Tr8.
è formato da due di-
di regolazione serie i cui
sono i Darlington
I transistori, Tri e rispettivamente Tr2, costituiscono gli e-lementi
di confronto tra la tensione
nita
dagli
di
Zener D3 e D7 e la tensione
uscita; il
segnale
di errore
pilota
for-
gli
stadi di potenza.
Come si vede è un alimentatore
to
sofisticato, che garantisce una costan-
za quasi assoluta delle tensioni di
mol-
ali-
mentazione dello strumento.
Il
raddrizzamento della corrente al-ternata dalla rete avviene per mezzo del
ponte di Graetz monofase formato
dai
diodi
DI, D2, D5, D6.
Due potenziometri semifissi R35 ed
R80 regolano entro certi
rizzazione
degli
stadi comparatori, per-
limiti
la pola-
mettono un'accurata regolazione della tensione di uscita.
L'alimentatore
te
circuito
circuiti
dell'utilizzatore.
sono
costituiti
dispone di un
efficien-
di protezione contro i corto-
Tali
elementi
dai transistori Tr2 e Tr6. Esamineremo il funzionamento di Tr2, in
quanto quello di Tró è perfettamente analogo. In condizioni normali dizionamento la giunzione
base
fun-
- emettito-re di Tr2 è polarizzata inversamente e quindi
tale transistore é bloccato.
Infatti vediamo che l'emettitore è direttamente collegato alla tensione di uscita di +
15 V mentre la
di
+ 6,1 V attraverso il diodo D4.
base
riceve una tensione
Met-
tendo l'uscita in corto-circuito con la
massa,
la tensione di emettitore di + 15 V diventa ora zero, mentre la pola-rizzazione dimo
quindite polarizzato eIn
questocortodel
Darlingtonseguenzale
normali condizioni di funzionamento
non
appena
cuito
sul carico.
base
rimane a 0,7 V.
il transistore Tr2 direttamen-
quindi,
modo si viene a
circuito
tra la
in conduzione.
creare
base
e l'emettitore
di potenza che, di con-
si blocca, salvo a riprendere
venga rimosso il corto-cir-
Avre-
un
Passiamo
di
misura vero e proprio.
Le
bilite
SW1
ora a descrivere il
condizioni
di prova vengono
circuito
sta-
dalla posizione dei commutatori:
A tre
posizioni,
quattro vie. La posizione centrale esclude sia l'alimenta-zione che lo strumento indicatore. Nelle due posizioni laterali vengono
'
le
adatte
che
polarità
allo
strumento indicatore per i due
sia al FET in prova
fornite
casi di FET a canale N ed a canale P.
SW2
A quattro
quali
una non utilizzata. Serve a
gliere
tra le quattro portate
fondo
scala per lo strumento indicatore
e tra le quattro diverse
posizioni,
possibiltà
tre vie, delle
sce-
possibili
di
di
cari-
co di drain per il FET.
SW3
A tre
li
posizioni,
una non utilizzata. Serve alla scelta
della
grandezza caratteristica del FET
sei vie, delle qua-
da sottoporre a misura.
Per quanto detto nella descrizione pre-
liminare, è necessario
effettuare la misu-ra di Vp, prima di Gm in quanto la se-zione del potenziometro RI60circuito
per
questa
misura,tata tale e quale in serieindicatore
per poter effettuare la misu-
verrà
allo
strumento
messa
traspor-
in
ra di Gm.
SW4
A due
quali
una non utilizzata. Definisce il
collegamento dello strumento come
posizioni,
quattro vie, delle
volt-metro oppure come amperometro per la misura
rispettivamente di tensioni e di
correnti.
Il
FET da analizzare viene collegato
allo
strumento, sia mediante due zoc-
coli
collegati secondo i due schemi più
comuni
di connessione dei
pure mediante collegamenti
lanti
che fanno capo alle boccole con-
trassegnate
Il
per la misura del
S, G, D.
potenziometro RI60 è adoperato
pinch-off
piedini, flessibili
op-
vo-
e della con-duttanza mutua secondo quanto spie-gato nell'introduzione.
I
due
diodi
D9 e DIO montati in op-posizione servono alla protezione dello strumento di misura contro i sovracca-richi,
in quanto la tensione ai
non
potrà
mai
nima
in cui avviene la conduzione. In
caso
di tensione maggiore almeno uno
dei
diodiassorbendoal
limite,
più
costoso strumento di misura.
superare
passa
in conduzione diretta,
tutto il carico eccessivo ed
sacrificandosi al posto del ben
loro
capi
la tensione mi-
MECCANICA
L'interadentro un contenitore unificato dito
gradevole, di ingombroratterizzato dal fatto didatate e smontate con grande
apparecchiatura è disposta
essere
sette
parti
che possono
limitato,
composto
essere
facilità
aspet-
ca-
mon-
per
eseguire verifiche e riparazioni.
Sul
pannello frontale del contenitore
sono disposti i
vari
comandi
necessari per il funzionamento dell'apparecchio e precisamente:
—
L'interruttore generale di rete
—
La lampada spia che avverte che 1'
apparecchio è in funzione
—
Il potenziometro per la regolazione
della
tensione V
—
Il selettore delle
—
Il selettore delle portate del
p
funzioni
di misura
milliam-
perometro
—
Il selettore per il funzionamento
dell'indicatore
'
me amperometro
—
Il predispositore della
come voltmetro o co-
polarità
del
transistore da provare
—
Lo strumento indicatore di precisione
—
Gli attacchi a zoccolo e per connes-
sioni
volanti
al transistore da pro-
vare.
Sul
pannello posteriore, dal quale fuoriesce il cordone di collegamento alla
rete, troviamo il cambiatensioni ed
il
fusibile
che sono sviluppate su trepatiottimo
dinessioni tra le varie
di protezione di rete.
Gran
parte delle connessioni
circuiti
elettri-
stam-
che conferiscono al montaggio un
aspetto
L'uso del
evitare la
professionale.
circuito
possibilità
stampato permette
di
errori
di con-
parti.
I
vari
circuiti
stampati sono solida-mente fissati al fondo ed al pannello frontale
ed interconnessi con collega-
menti
a trecciola il cui numero è
to
al
minimo
indispensabile.
ridot-
MONTAGGIO
Cominceremo con il montaggio dei
componenti
sui
circuiti
stampati.
Per facilitare il compito dell'esecutore pubblichiamoiono
le serigrafie dei
sulle
quali
le
figg.
4-5-6 dove
circuiti
appa-
stampati
abbiamo sovrapposto l'esatta
disposizione dei componenti.
Diamogenerali
utili
effettuare un montaggio su
per prima
cosa
alcuni
consigli
a chiunque si accinga ad
circuito
stam-
pato.
Il
circuito
cia
sulla quale appaiono le piste di ra-
stampato
presenta
una fac-
me ed una faccia sulla quale vanno di-sposti i componenti.
I
componenti vanno montati aderenti
alla
superficie del
circuito
stampato, pa-
ralleli a questa.
Dopo
aver piegato ido che sineicuitosulsì
posizionano i componenti nei
possano
fori
praticati sulla piastrina del
stampato e dopo aver
disegno il
loro
terminali
infilare
esatto
in mo-
correttamente
cir-
verificato
collocamento,
fori
sud-
detti.
Si
effettua
quindi
un
saldatore di potenza non eccessiva
agendo
con decisione e
rapidità
sirriscaldare i componenti. Non
la saldatura
re con la
serebuonvesse
quantità
appena
di stagno, che deve es-
sufficiente per assicurare un
contatto. Se la saldatura non do-
riuscire subito perfetta, conviene interrompere il lavoro, lasciaredare
il componente e
il
tentativo.
Tale
precauzione vale soprattutto per
i
componenti a semiconduttore in quan-
quindi,
usando
per non
esagera-
raffred-
ripetere
to
una eccessiva
smessa
attraverso i
strina
di semiconduttore, potrebbe al-
quantità
terminali
di calore tra-
alla pia-
terarne permanentemente le caratteristi-che se non addirittura distruggerne le proprietà.
Una
voltagna tagliare con un tronchesino inali
sovrabbondanti che
mm
la superficie delle piste di rame.
effettuata la saldatura biso-
termi-
superano
i 2-3
Durante la saldatura bisogna porre la massima attenzione a non stabilire pon-ti
di stagno tra le piste adiacenti.
Per il montaggio di componenti pola-
rizzati
come
diodi,
satori
elettrolitici
transistori, conden-
ecc. bisogna curare che l'inserzione avvenga con la corretta polarità
pena
il mancato funzionamento dell'apparecchio ed eventualmente la di-struzione del componente al momento della
connessione con la sorgente di e-nergia. Nelle fasi di montaggio che ri-guardano componenti polarizzati faremo specificatutte
menzione del fatto e daremo
le
indicazioni
per la corretta dispo-
sizione.
1"
FASE
circuito
- Montaggio dei componenti sul
stampato CSI - (Complesso
ali-
mentatore) - (Fig. 4)
Sul
circuitosecondo lei
resistori.
Q
Montare i sei ancoraggi per collega-
menti
esterni marcati ,~ + 15 V, 0
V, — 15 V. Gli ancoraggi sono
mati
da una sezione
le
dovràcollegamentoaffusolatacorrispondentepato in modo che la partesti
dal lato componenti e saldata alla
rispettiva
•
Montare isono polarizzati ed ilsitivo
si trova in corrispondenza dell'a-
nellino
stampato CSI, montare
istruzioni
essere
che
date
in precedenza,
cilindrica
alla qua-
saldata la trecciola del
esterno
e di una sezione
dovrà
esser
foro
del
circuito
infilata
stam-
cilindrica
piazzola della pista in rame.
diodi.
Questi componenti
loro
terminale po-
stampigliato
sull'involucro
for-
nel
re-
di
ciascuno di essi.
Q
Montare i due condensatori al tan-
talio
a goccia C5 e C20. I due conden-
satori
hanno ambedue lo
di
1 ;(xF
(colori
marrone-nero-grigio con
stesso
valore
macchia bianca). Questi componenti so-no polarizzati ed il terminale positivo è
quello che si trova a destra dell'osser-vatore che guardi la macchia colorata del
condensatore disposto con i
nali
rivolti
verso il
basso.
O Montare i due trimmer
resistivi
termi-
R35
ed R80, da 1 kfi.
0
Montare i condensatori
CI,
C15 da 500 uF e CIO, C25 da 100
uE.
Questi componenti sono polarizzati e bisogna far corrispondere ilstampigliatosegnoIn
caso
sull'involucro
serigrafato sul
di dubbio
tenere
elettrolitici
con l'analogo
circuito
presente
segno
+
stampato.
che il
Fig. 3 -
Schema
elettrico.
Fig.
4 - Disposizione dei componenti
terminale negativo è
volucro
di
alluminio
0 Montare i transistori. Badare che
ogni
transitore vada montato al suosto posto in corrispondenza delle sigle serigrafate sul circuito stampato, in quanto lo scambio di posizione tra un transistore PNP ed uno NPN provoche-rebbe
il mancato funzionamento del montaggio e la distruzione dei com-ponenti.
Curare inoltre laspondenzabase
stampato contrassegnati rispettivamente
da e, b, c.
dei
e collettore ai
connesso
del condensatore.
terminali
esatta
di emettitore,
fori
del circuito
con
sulla
l'in-
giu-
corri-
basetta a
Q
Controllare accuratamente il mon-
taggio eseguito con speciale riferimento all'esatta collocazione dei componenti, all'orientamentozati,dature.
2"
FASE
circuito
•
Sul circuito stampato CS2 montare
i
due zoccoli per transistori FET. L'o-rientamento viene automatico per la dis-simmetriaIl
corpo
lato
circuito
alla corretta
- Montaggio degli zoccoli sul
stampato C.S.2 - (Fig. 5)
della posizione dei tre
degli
vetronite.
stampato C.S. 1, complesso alimentatore.
degli
elementi polariz-
esecuzione
zoccoli
deve
trovarsi dal
delle sal-
piedini.
3'
FASE
SW1
-
(Fig. 7)
ildino perpendicolarmente al piano di com-mutazione. SW1 dispone di quattro con-tattiferici,e
[]mutatore, dopo
tronchesino della parte
- Montaggio dei commutatori
ed SW2 sul circuito stampato C.S.3
Questi commutatori si distinguono per
fatto di
contatti. Le lamelle di contatto
dodici
Infilare
avere ambedue
centrali e di
SW2 mostra tre contatti centrali
contatti
periferici.
i contatti di ciascun com-
averli
dodici
privati sagomata
un solo piano
contatti
esco-
peri-
con un
ad oc-
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