Проверка мощных транзисторов: Прибор для проверки любых транзисторов. Прибор для проверки мощных IGBT и MOSFET транзисторов (n-канал)

Содержание

Прибор для проверки любых транзисторов. Прибор для проверки мощных IGBT и MOSFET транзисторов (n-канал)

При сборке или ремонте усилителей звука довольно часто требуется подобрать идентичные по параметрам пары биполярных транзисторов . Китайские цифровые тестеры могут измерить коэффициент передачи тока базы (в народе — коэффициент усиления) биполярного транзистора, но маломощного. Для входных дифференциальных или двухтактных каскадов подойдёт. А как быть с мощными выходными?

Для этих целей в измерительной лаборатории радиолюбителя, занимающегося конструированием или ремонтом усилителей, должен быть . Он должен измерять коэффициент усиления на больших токах, близких к рабочим.

Для справки: коэффициент усиления транзистора «по научному» называется коэффициентом передачи тока базы в цепь эмиттера, обозначается h31э . Раньше назывался «бэта» и обозначался как β, поэтому иногда радиолюбители старой школы прибор для проверки транзисторов называют «бетник».

В Интернете и радиолюбительской литературе можно найти огромное количество вариантов схем прибора для проверки транзисторов . Как довольно простых, так и сложных, рассчитанных на разные режимы или автоматизацию процесса измерений.

Для самостоятельной сборки решено было выбрать схему попроще, чтобы наши читатели без труда могли сделать прибор для проверки транзисторов своими руками . Заметим сразу, что нам как-то чаще приходится иметь дело с усилителями на биполярных транзисторах , поэтому и получившийся в конце концов прибор предназначен для измерения параметров только биполярных транзисторов .

Для справки: раньше главный редактор РадиоГазеты измерения проводил старым дедовским способом: два мультиметра (в цепь базы и цепь эмиттера) и «многооборотник» для задания тока. Долго, но информативно – можно не просто подобрать транзисторы, но и снять зависимость h31э от тока коллектора. Довольно быстро пришло осознание бесполезности данного занятия: для наших транзисторов снимать такую зависимость – одно расстройство (настолько они кривые), для импортных – пустая трата времени (все графики есть в даташитах).

Включив паяльник, главный редактор принялся собирать прибор для проверки транзисторов своими руками.

Если ноги плохо пахнут, вспомните, откуда они растут.

Немного погуглив, я нашёл

схему прибора для проверки транзисторов , которая растиражирована на довольно приличном количестве сайтов. Простая, портативная… но кроме самого автора её никто не хвалит. Это должно было смутить сразу, но увы.

Итак, исходная схема (с немного упрощенной индикацией и коммутацией):

Увеличение по клику

По замыслу автора здесь операционный усилитель совместно с испытуемым транзистором образуют источник стабильного тока. Ток эмиттера в этой схеме постоянный и определяется величиной эмиттерного резистора. Зная этот ток, нам остаётся только измерить ток базы, а затем путём деления одного на другое получить значение h31э. (в авторском варианте шкала измерительной головки сразу градуировалась в значениях h31э).

Два биполярных транзистора на выходе ОУ служат для увеличения нагрузочной способности микросхемы при измерении на больших токах. Диодный мост включён для того, чтобы исключить необходимость перекоммутации амперметра при переключении с «p-n-p» на «n-p-n» транзисторы. Для повышения точности подбора комплементарных пар биполярных транзисторов требуется отобрать стабилитроны (задающие опорное напряжение) с максимально близкими напряжениями стабилизации.

Меня как-то сразу смутило «не совсем корректное» включение операционного усилителя при однополярном питании. Но макетная плата всё стерпит, поэтому схема была собрана и опробована.

Сразу выявились недостатки. Ток через транзистор сильно зависел от напряжения питания, что ни разу не напоминает генератор стабильного тока . Что там умудрился подбирать автор схемы, питая при этом прибор от аккумулятора, остаётся большой загадкой. По мере разряда аккумулятора «образцовый» ток будет уплывать и довольно заметно. Потом пришлось повозиться в «умощнителем» на выходе ОУ иначе схема неустойчиво работала при измерении транзисторов разной мощности. Потребовалось подобрать значение резистора, а потом я перешёл на более «классический» вариант умощнителя.

А двухполярное (правильное) питание ОУ решило проблему с плавающим током.

В итоге схема приобрела вид:

Увеличение по клику

Но тут выявился ещё один недостаток – если вы перепутаете проводимость биполярного транзистора (включите на приборе «p-n-p», а подключите транзистор «n-p-n»), а при подборе из большого количества транзисторов вы точно рано или поздно забудете переключить прибор, то выходит из строя один из транзисторов «умощнителя» и придётся заниматься ремонтом прибора. Да и к чему нам сложности с двухполярным питанием, операционник, умощнитель и прочее?

Всё гениальное просто!

Я задался целью сделать что-то попроще и понадёжнее. Идея с источником тока мне понравилась, проводя измерения на фиксированном (заранее известном) токе эмиттера, мы можем сократить необходимое количество измерительных приборов (амперметров).

Тут я вспомнил про свою любимую микросхему TL431 . Генератор тока на ней строится всего из 4-х деталей: Учитывая не очень большую нагрузочную способность этой микросхемы (а на радиатор её крепить крайне неудобно), для испытания мощных транзисторов при больших токах воспользуемся идеей господина Дарлингтона :

Теперь загвоздка – ни в одном справочнике нет схемы источника тока на TL431 и транзисторе «p-n-p» структуры. Решить эту проблему помогла идея не менее уважаемого мною господина
Шиклаи
:

Да, пытливый глаз заметит, что через токозадающий резистор здесь протекают токи обоих транзисторов, что вносит некоторую погрешность в измерения. Но, во-первых, при значениях коэффициента передачи тока базы транзистора Т2 выше 20, погрешность составит менее 5% , что для радиолюбительских целей вполне допустимо (мы не Шаттл к Венере запускаем).

Во-вторых, если мы всё же запускаем Шаттл, и нам требуется высокая точность, эту погрешность легко учесть в расчётах. Ток эмиттера транзистора Т1 практически равен току базы транзистора Т2, а его-то мы и будем измерять. В результате, при расчёте h31э (а это очень удобно выполнять в программе Excel) вместо формулы: h31э=Iэ/Iб нужно использовать формулу: h31э=Iэ/Iб-1

Для минимизации данной погрешности, а так же для обеспечения нормальной работы микросхемы TL431 в широком диапазоне токов в качестве транзистора Т1 следует отобрать транзистор с максимальным h31э. Так как это маломощный биполярный транзистор, пока не готов наш прибор, можно воспользоваться китайским мультиметром. Мне удалось всего из 5 штук транзисторов КТ3102 найти экземпляр со значением 250.

Так как сегодня в хозяйстве любого радиолюбителя найдётся китайский мультиметр (а то и не один), его-то мы и будем использовать в качестве измерителя базового тока, что позволит нам не городить коммутацию для разных диапазонов базовых токов (у меня мультиметр с автоматическим выбором предела измерений), а заодно исключить из схемы выпрямительный мост – цифровому мультиметру без разницы направление протекающего тока.

Схема имени меня, Шиклаи и Дарлингтона.

Для объединения вышеприведённых схем в одну добавим немного коммутирующих элементов, источник питания и для большей универсальности расширим диапазон эмиттерных токов. В результате получилась вот такая :

Увеличение по клику

При указанных на схеме номиналах расчетный ток эмиттера обеспечивается уже при +4В питающего напряжения, так что это действительно генератор стабильного тока

. Ради эксперимента я пару раз подключал транзисторы не той структуры. Ничего не сгорело! Хотя может быть стоило ток побольше задать? Скажу честно, испытаний на выносливость этого прибора проведено мало, время покажет, но начало мне нравится.

В принципе, питать прибор можно даже от нестабилизированного источника, так как стабилизация тока в схеме осуществляется в очень широком диапазоне питающих напряжений. Но! Бывают транзисторы (особенно отечественные), у которых коэффициент передачи тока базы сильно зависит от напряжения коллектор-эмиттер . Чтобы устранить погрешности измерений из-за нестабильной сети, в схеме предусмотрен стабилизированный источник питания. Кстати, именно из-за таких «кривых» транзисторов следует проводить измерения минимум при трёх разных значения тока.

Итак, схема прибора для проверки транзисторов получилась очень простой, что позволяет без проблем собрать этот прибор самостоятельно, своими руками. Прибор позволяет измерять коэффициент передачи тока базы маломощных и мощных биполярных транзисторов «p-n-p» и «n-p-n» структуры путём измерения тока базы при фиксированном токе эмиттера.

Для маломощных биполярных транзисторов выбраны значения тока эмиттера: 2мА, 5мА, 10мА.

Для мощных биполярных транзисторов измерения проводятся при токах эмиттера: 50мА, 100мА, 500мА.
Ни кто не запрещает проверять транзисторы средней мощности при токах 10мА, 50мА, 100мА. В общем, вариантов масса.
Значения эмиттерных токов можно изменить на своё усмотрение путём пересчёта соответствующего токозадающего резистора по формуле:

R= Uо/Iэ ,

где Uо — опорное напряжение TL431 (2,5В), Iэ — требуемый ток эмиттера испытуемого транзистора.

ВНИМАНИЕ: В природе встречаются микросхемы TL431 с опорным напряжением 1,2В (не помню как отличается маркировка). В этом случае значения всех токозадающих резисторов, указанных на схеме, необходимо пересчитать!

Конструкция и детали.

Из-за простоты устройства печатная плата не разрабатывалась, все элементы распаиваются на выводах переключателей и разъёмов. Всю конструкцию можно собрать в корпусе небольшого размера, всё будет зависеть от габаритов применённого трансформатора и переключателей.

При испытании мощных биполярных транзисторов на больших токах (100мА и 500мА) их необходимо закрепить на радиаторе ! Если пластинчатый радиатор смонтировать на одной из стенок прибора или сам радиатор использовать в качестве стенки прибора, то это сделает пользование устройством более удобным. Радиатор, который всегда с собой! Это существенно ускорит процесс испытания мощных транзисторов в корпусах ТО220, ТО126, ТОР3, ТО247 и аналогичных.

Микросхему стабилизатора блока питания также необходимо установить на небольшой радиатор. Диодный мост подойдёт любой на ток 1А и выше. В качестве трансформатора можно использовать подходящий малогабаритный, мощностью от 10Вт с напряжением вторичной обмотки 10-14В.

Опционально: в приборе для проверки транзисторов предусмотрены гнёзда для подключения второго мультиметра (включенного в режим измерения постоянного напряжения на предел 2-3В). Подсмотрел эту идею на одном из форумов. Это позволяет измерить Uбэ транзистора (при необходимости вычислить крутизну). Данная функция очень удобна при подборе биполярных транзисторов одной структуры для ПАРАЛЛЕЛЬНОГО включения в одном плече выходного каскада усилителя. Если при одном и том же токе напряжения Uэб отличаются не более чем на 60мВ, то такие транзисторы можно включать параллельно БЕЗ эмиттерных токовыравнивающих резисторов. Теперь вы понимаете, почему усилители фирмы Accuphase, где в выходном каскаде в каждом плече включено параллельно до 16 транзисторов, стоят таких денег?

Перечень используемых элементов:

Резисторы:
R3 — 820 Ом, 0,25Вт,
R4 — 1к2, 0,25Вт,
R5 — 510 Ом, 0,25 Вт,
R6 — 260 Ом, 0,25Вт
R7 — 5,1 Ом, 5Вт (лучше больше),
R8 — 26 Ом, 1 Вт,
R9 — 51 Ом, 0,5Вт,
R10 — 1к8, 0,25 Вт.

Конденсаторы:

С1 — 100nF, 63V,
C2 — 1000uF, 35V,
C3 — 470uF, 25V

Коммутация:

S1 — переключатель типа П2К или галетный на три положения с двумя группами контактов на замыкание,
S2 — переключатель типа П2К, тумблер или галетный с одной группой контактов на переключение,
S3 — переключатель типа П2К или галетный на два положения с четырьмя группами контактов на переключение,
S4 — кнопка без фиксации,
S5 — сетевой выключатель

Активные элементы:

T3 — транзистор типа КТ3102 или любой маломощный n-p-n типа с высоким коэффициентом усиления,
D3 — TL431,
VR1 — интегральный стабилизатор 7812 (КР142ЕН8Б),
LED1 — светодиод зелёного цвета,
BR1 — диодный мост на ток 1А.

Tr1 — трансформатор мощностью от 10Вт, с напряжением вторичной обмотки 10-14В,
F1 — предохранитель на 100mA…250mA,
клеммы (подходящие доступные) для подключения измерительных приборов и испытуемого транзистора.

Работа с прибором для проверки транзисторов.

1. Подключаем к прибору мультиметр, включенный в режим измерения тока. Если нет режима «авто», то выбираем предел в соответствии с типом проверяемых транзисторов. Для маломощных — микроамперы, для мощных биполярных транзисторов — миллиамперы. Если вы не уверены в выборе режима, поставьте сначала миллиамперы, если показания будут низкие, переключите прибор на меньший предел.

2. Если есть необходимость подобрать транзисторы с одинаковым Uбэ, подключаем к соответствующим гнёздам прибора второй мультиметр в режиме измерения напряжения на предел 2-3В.

3. Подключаем прибор к сети и нажимаем кнопку «Вкл» (S5).

4. Переключателем S3 выбираем структуру испытуемого транзистора «p-n-p» или «n-p-n», а переключателем S2 его тип — маломощный или мощный. Переключателем S1 устанавливаем минимальное значение эмиттерного тока.

5. Подключаем к соответствующим гнездам выводы испытуемого транзистора. При этом, если транзистор мощный, его следует закрепить на радиаторе.

6. Нажимаем на 2-3 секунды кнопку S4 «Измерение». Считываем показания мультиметра, заносим их в таблицу.

7. Переключателем S1 устанавливаем следующее значение эмиттерного тока и повторяем пункт 6.

8. По окончании измерений отключаем транзистор от прибора, прибор — от сети. В принципе, парные транзисторы можно отобрать по близким значениям измеренного базового тока. Если требуется рассчитать коэффициент h31э или построить графики, то следует перенести данные в электронную таблицу Excel или аналогичную.

9. Сравниваем полученные данные в таблице и отбираем транзисторы с близкими значениями.

Вместо эпилога.

Немного замечаний по маломощным биполярным транзисторам (не зря же я для них режимы предусмотрел?).
Почему-то радиолюбители наибольшее внимание при построении усилителей на транзисторах уделяют (и то в лучшем случае) подбору идентичных экземпляров для оконечного каскада.

Между тем, на входе усилителя чаще всего используют дифференциальные каскады или реже двухтактные . При этом напрочь забывается, что для получения от диф. каскада как и от двухтактного по максимуму всех его замечательных свойств транзисторы в таком каскаде также должны быть подобраны !

Более того, для обеспечения максимально близкого температурного режима корпуса транзисторов дифкаскада лучше склеить между собой (или прижать друг к другу хомутиком), а не разносить по разным сторонам платы. Применение во входном каскаде интегральных транзисторных сборок устраняет эти проблемы, но такие сборки порой стоят дорого или просто не доступны радиолюбителям.

Поэтому подбор маломощных транзисторов входного каскада остаётся актуальной задачей, и предлагаемый прибор для проверки транзисторов может существенно облегчить этот процесс. Тем более, что один из выбранных для измерения режимов — ток 5мА, чаще всего и является током покоя первого каскада. А на каком токе проводит измерения китайский мультиметр???

Удачного творчества!

Главный редактор «РадиоГазеты».

Этот несложный прибор, принципиальную схему которого вы видите на рисунке, предназначен для выявления скрытых дефектов и контроля обратного неуправляемого тока у биполярных и БСИТ транзисторов любой структуры, при рабочем напряжении 30…600 В. Им так же можно проверить обратный ток тринисторов, симисторов, диодов и определить рабочее напряжение газоразрядных ламп, варисторов, стабилитронов.

Известно, что проверка обычным мультиметром полупроводниковых приборов с максимальным рабочим напряжением более 50 В не дает полного представления о исправности детали, поскольку проверка происходит на слишком низком напряжении, что не позволяет однозначно судить о том, как эта деталь поведет себя при работе на номинальном для нее, значительно более высоком, напряжении.

Те, кому когда-нибудь приходилось ремонтировать телевизоры или мониторы, наверняка могут вспомнить случаи, когда совершенно новый мощный высоковольтный транзистор, установленный в модуль строчной развертки или импульсный источник питания, выходил из строя в первые же секунды работы.

Не редкость и «странное» поведение симисторов и тринисторов в фазовых регуляторах мощности, проявляющееся как мерцание подключенных в качестве нагрузки ламп накаливания. При этом, тиристор обычно начинает заметно греться даже при работе с нагрузкой мощностью 40 Вт.

Многочисленные пробники для проверки «низковольтных» биполярных транзисторов мало подходят для тестирования мощных высоковольтных транзисторов. Например, КТ840А, по справочнику, имеет максимальное напряжение 400 В, при сопротивлении резистора 100 Ом, включенного между его выводами базы и эмиттера, обратный ток коллектора при температуре 25°С не должен превышать 0,1.,3mA.

Понятно, что 3 mА, худшее значение, при котором транзистор может считаться условно исправным. Несколько из проверенных транзисторов этого типа вели себя «прилично» только до напряжения Э-К = 200…250 В. При дальнейшем повышении напряжения обратный ток резко увеличивался, превышая допустимый по справочным данным. При попытке установки в импульсный блок питания МП3-3, два таких транзистора вышли из строя в первые секунды работы, унося с собой «в могилу» по тринистору КУ112А.

Немало дефектных деталей встречается и среди диодов, которые тоже хорошо прозваниваются мультиметром, но на деле могут работать только при низком напряжении.

Следует учитывать, что если у проверяемого транзистора начальный неуправляемый ток хуже чем данный в справочнике, или заведомо хуже чем у других транзисторов этого же типа, то перед вами может быть не просто слегка некачественный экземпляр, а так называемый «перетёр» — когда под видом одного транзистора, вы приобретаете в таком же корпусе другой, но «непопулярный», с которого смыли старую маркировку и нанесли новую.

Данное устройство, схему которого легко собрать позволит проверить транзисторы любой проводимости, не выпаивая иx из схемы. Схема прибора, собрана на основе мультивибратора. Как видно из схемы, вместо нагрузочных резисторов в коллекторы транзисторов мультивибратора включены транзисторы противоположной основным транзисторам проводимостью. Таким образом, схема генератора представляет комбинацию мультивибратора и триггера.


Схема простого транзисторного тестора

Как видите схема транзисторного тестора проще некуда. Практически любой биполярный транзистор имеет три вывода, эмиттер-база-коллектор. Для того что бы он заработал, на базу необходимы подать небольшой ток, после этого полупроводник открывается и может пропускать через себя значительно больший ток через эмиттерный и коллекторный переходы.

На транзисторах T1 и T3 собран триггер, кроме того они являются активной нагрузкой транзисторов мультивибратора. Остальная часть схемы это цепи смещения и индикации испытуемого транзистора. Данная схема работает в диапазоне питающих напряжений от 2 до 5 В, а ее ток потребления изменяется от 10 до 50 мА.

Если использовать блок питания на 5 В, то для снижения тока потребления резистора R5 лучше увеличить до 300 Ом. Частота мультивибратора в этой схеме около 1,9 кГц. При этой частоте свечение светодиода выглядит как непрерывное.

Данное устройство для проверки транзисторов просто незаменимо для сервисных инженеров, так как позволяет существенно сократить время поиска неисправности. Если проверяемый биполярный транзистор исправен, то горит один светодиод, в зависимости от его проводимости. Если горят оба светодиода, то это происходит только из-за внутреннего обрыва. Если не горит ни один из них, то значит имеется замыкания внутри транзистора.

Приведенный рисунок печатной платы имеет размерами 60 на 30 мм.

Вместо заложенных в схему транзисторов можно использовать транзисторы КТ315Б, КТ361Б с коэффициентом усиления выше 100. . Диоды абсолютно любые, но кремниевые типа КД102, КД103, КД521. Светодиоды тоже любые.

Внешний вид собранного транзисторного пробника на макетной плате. Его можно разместить в корпусе от сгоревшего китайского тестера, надеюсь, эта конструкция понравится вам своим удобством и функциональностью.

Схема данного пробника достаточно проста для повторения, но будет достаточно полезна при отбраковки биполярных транзисторов.

На элементах ИЛИ-НЕ Д1.1 и Д1.2 выполнен генератор, который управляет работой транзисторного коммутатора. Последний предназначен для изменения полярности питающего напряжения на тестируемом транзисторе. С помощью увеличения сопротивления переменного резистора, добиваются свечения одного из светодиодов.

По цвету светодиода определяют структуру проводимости транзистора. Калибровку шкалы переменного резистора осуществляют с помощью заранее подобранных транзисторов.

Прибор для проверки любых транзисторов

Это очередная статья, посвященная начинающему радиолюбителю. Проверка работоспособности транзисторов пожалуй самое важно дело, поскольку именно нерабочий транзистор является причиной отказа работы всей схемы. Чаще всего у начинающих любителей электроники возникают проблемы с проверкой полевых транзисторов, а если под рукой нет даже мультиметра, то проверить транзистор на работоспособность очень трудно. Предложенное устройство позволяет за несколько секунд проверить любой транзистор, независимо от типа и проводимости.

Устройство очень простое и состоит из трех компонентов. Основная часть — трансформатор. За основу можно взять любой малогабаритный трансформатор от импульсных блоков питания. Трансформатор состоит из двух обмоток. Первичная обмотка состоит из 24 витков с отводом от середины, провод от 0,2 до 0,8 мм.

Вторичная обмотка состоит из 15 витков провода того же диаметра, что и первичка. Обе обмотки мотаются в одинаковом направлении.

Светодиод подключен к вторичной обмотке через ограничительный резистор 100 ом, мощность резистора не важна, полярность светодиода тоже, поскольку на выходе трансформатора образуется переменное напряжение. Присутствует также специальная насадка, в которую вставляется транзистор с соблюдением цоколевки. Для биполярных транзисторов прямой проводимости (типа КТ 818, КТ 814, КТ 816 , КТ 3107 и т. п.) база через базовый резистор 100 ом идет на одну из выводов (левый или правый вывод) трансформатора, средняя точка трансформатора (отвод) подключен к плюсу питания, эмиттер транзистора подключается к минусу питания, а коллектор к свободному выводу первичной обмотки трансформатора.

Для биполярных транзисторов обратной проводимости, нужно всего лишь поменять полярность питания. То же самое и с полевыми транзисторами, важно только не перепутать цоколевку транзистора. Если после подачи питание светодиод начинает светится, значит транзистор рабочий, если же нет, значит бросайте в мусор, поскольку прибор обеспечивает 100% точность проверки транзистора. Эти подключения нужно делать всего один раз, во время сборки прибора, насадка позволяет значительным образом сократить время проверки транзистора, нужно всего лишь вставлять транзистор в нее и подать питание. Устройство по идее является простейшим блокинг — генератором. Питание 3,7 — 6 вольт, отлично подойдет всего один литий — ионный аккумулятор от мобильного телефона, но с аккумулятора заранее нужно выпаять плату, поскольку эта плата отключает питание потребление тока превышает 800 мА, а наша схема может в пиках потреблять такой ток. Готовое устройство получается достаточно компактным, можно поместить в компактный пластмассовый корпус, например от конфет типа тик- так и у вас будет карманный прибор для проверки транзисторов на все случаи жизни.

sdelaysam-svoimirukami.ru

ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ ЭЛЕКТРОНИКИ БЕЗ СХЕМ

В жизни каждого домашнего мастера, умеющего держать в руках паяльник и пользоваться мультиметром, наступает момент, когда поломалась какая-то сложная электронная техника и он стоит перед выбором: сдать на ремонт в сервис или попытаться отремонтировать самостоятельно. В этой статье мы разберем приемы, которые могут помочь ему в этом.

Итак, у вас сломалась какая-либо техника, например ЖК телевизор, с чего нужно начать ремонт? Все мастера знают, что начинать ремонт надо не с измерений, или даже сходу перепаивать ту деталь, которая вызвала подозрение в чем-либо, а с внешнего осмотра. В это входит не только осмотр внешнего вида плат телевизора, сняв его крышку, на предмет подгоревших радиодеталей, вслушивание с целью услышать высокочастотный писк либо щелканье.

Включаем в сеть прибор

Для начала нужно просто включить телевизор в сеть и посмотреть: как он себя ведет после включения, реагирует ли на кнопку включения, либо моргает светодиод индикации дежурного режима, или изображение появляется на несколько секунд и пропадает, либо изображение есть, а звук отсутствует, или же наоборот. По всем этим признакам, можно получить информацию, от которой можно будет оттолкнуться при дальнейшем ремонте. Например в мигании светодиода, с определённой периодичностью, можно установить код поломки, самотестирования телевизора.

Коды ошибок ТВ по миганию LED

После того, как признаки установлены, следует поискать принципиальную схему устройства, а лучше если выпущен Service manual на устройство, документацию со схемой и перечнем деталей, на специальных сайтах посвященных ремонту электроники. Также не лишним, будет в дальнейшем, вбить в поисковик полное название модели, с кратким описанием поломки, передающим в нескольких словах, ее смысл.

Сервис мануал

Правда иногда лучше искать схему по шасси устройства, либо названию платы, например блока питания ТВ. Но как же быть, если схему все же найти не удалось, а вы не знакомы со схемотехникой данного устройства?

Блок схема ЖК ТВ

В таком случае, можно попробовать попросить помощи на специализированных форумах по ремонту техники, после проведения предварительной диагностики самостоятельно, с целью собрать информацию, от которой мастера, помогающие вам смогут оттолкнуться. Какие этапы включает в себя, эта предварительная диагностика? Для начала, вы должны убедиться в том, что питание поступает на плату, если устройство вообще не подает никаких признаков жизни. Может быть это покажется банальным, но не лишним будет прозвонить шнур питания на целостность, в режиме звуковой прозвонки. Читайте тут как пользоваться обычным мультиметром.

Тестер в режиме звуковой прозвонки

Затем в ход идет прозвонка предохранителя, в этом же режиме мультиметра. Если у нас здесь все нормально, следует померять напряжения на разъемах питания, идущих на плату управления ТВ. Обычно напряжения питания, присутствующие на контактах разъема, бывают подписаны рядом с разъемом на плате.

Разъем питания платы управления ТВ

Итак, мы замеряли и напряжение какое-либо у нас отсутствует на разъеме — это говорит о том, что схема функционирует не правильно, и нужно искать причину этого. Наиболее частой причиной поломок встречающейся в ЖК ТВ, являются банальные электролитические конденсаторы, с завышенным ESR, эквивалентным последовательным сопротивлением. Про ESR подробнее здесь.

Таблица ESR конденсаторов

В начале статьи я писал про писк, который вы возможно услышите, так вот, его проявление, в частности и есть следствие завышенного ESR конденсаторов небольшого номинала, стоящих в цепях дежурного напряжения. Чтобы выявить такие конденсаторы требуется специальный прибор, ESR (ЭПС) метр, либо транзистор тестер, правда в последнем случае, конденсаторы придется выпаивать для измерения. Фото своего ESR метра позволяющего измерять данный параметр без выпаивания выложил ниже.

Мой прибор ESR метр

Как быть если таких приборов нет в наличии, а подозрение пало на эти конденсаторы? Тогда нужно будет проконсультироваться на форумах по ремонту, и уточнить, в каком узле, какой части платы, следует заменить конденсаторы, на заведомо рабочие, а таковыми могут считаться только новые (!) конденсаторы из радиомагазина, потому что у бывших в употреблении этот параметр, ESR, может также зашкаливать или уже быть на грани.

Фото — вздувшийся конденсатор

То что вы могли выпаять их из устройства, которое ранее работало, в данном случае значения не имеет, так как этот параметр важен только для работы в высокочастотных цепях, соответственно ранее, в низкочастотных цепях, в другом устройстве, этот конденсатор мог прекрасно функционировать, но иметь параметр ESR сильно зашкаливающий. Сильно облегчает работу то, что конденсаторы большого номинала имеют в своей верхней части насечку, по которой в случае прихода в негодность просто вскрываются, либо образовывается припухлость, характерный признак их непригодности для любого, даже начинающего мастера.

Мультиметр в режиме Омметра

Если вы видите почерневшие резисторы, их нужно будет прозвонить мультиметром в режиме омметра. Сначала следует выбрать режим 2 МОм, если на экране будут значения отличающиеся от единицы, или превышения предела измерения, нам следует соответственно уменьшить предел измерения на мультиметре, для установления его более точного значения. Если же на экране единица, то скорее всего такой резистор находится в обрыве, и его следует заменить.

Цветовая маркировка резисторов

Если есть возможность прочитать его номинал, по маркировке цветными кольцами, нанесенными на его корпус, хорошо, в противном случае без схемы, не обойтись. Если схема есть в наличии, то нужно посмотреть его обозначение, и установить его номинал и мощность. Если резистор прецизионный, (точный) его номинал можно набрать, путем включения двух обычных резисторов последовательно, большего и меньшего номиналов, первым мы задаем номинал грубо, последним мы подгоняем точность, при этом их общее сопротивление сложится.

Транзисторы разные на фото

Транзисторы, диоды и микросхемы: у них не всегда можно определить неисправность по внешнему виду. Потребуется измерение мультиметром в режиме звуковой прозвонки. Если сопротивление какой либо из ножек, относительно какой то другой ножки, одного прибора, равно нулю, или близко к к этому, в диапазоне от нуля до 20-30 Ом, скорее всего, такая деталь подлежит замене. Если это биполярный транзистор, нужно вызвонить в соответствии с распиновкой, его p-n переходы.

Чаще всего такой проверки бывает достаточно, чтобы считать транзистор рабочим. Более качественный метод описан тут. У диодов мы также вызваниваем p-n переход, в прямом направлении, должны быть цифры порядка 500-700 при измерении, в обратном направлении единица. Исключение составляют диоды Шоттки, у них меньшее падение напряжения, и при прозвонке в прямом направлении на экране будут цифры в диапазоне 150-200, в обратном также единица. Мосфеты, полевые транзисторы, обычным мультиметром без выпаивания так не проверить, приходится часто считать их условно рабочими, если их выводы не звонятся между собой накоротко, или в низком сопротивлении.


Мосфет в SMD и обычном корпусе

При этом следует учитывать, что у мосфетов между Стоком и Истоком стоит встроенный диод, и при прозвонке будут показания 600-1600. Но здесь есть один нюанс: в случае, если например вы прозваниваете мосфеты на материнской плате и при первом прикосновении слышите звуковой сигнал, не спешите записывать мосфет в пробитый. В его цепях стоят электролитические конденсаторы фильтра, которые в момент начала заряда, как известно, на какое-то время ведут себя, как будто цепь замкнута накоротко.

Мосфеты на материнской плате ПК

Что и показывает наш мультиметр, в режиме звуковой прозвонки, писком, первые 2-3 секунды, а затем на экране побегут увеличивающиеся цифры, и установится единица, по мере заряда конденсаторов. Кстати по этой же причине, с целью сберечь диоды диодного мостика, в импульсных блоках питания ставят термистор, ограничивающий токи заряда электролитических конденсаторов, в момент включения, через диодный мост.

Диодные сборки на схеме

Многих знакомых начинающих ремонтников, обращающихся за удаленной консультацией в Вконтакте, шокирует — им говоришь прозвони диод, они прозваниют и сразу-же говорят: он пробитый. Тут стандартно всегда начинается объяснение, что нужно либо приподнять, выпаять одну ножку диода, и повторить измерение, либо проанализировать схему и плату, на наличие параллельно подключенных деталей, в низком сопротивлении. Таковыми часто бывают вторичные обмотки импульсного трансформатора, которые как раз и подключаются параллельно выводам диодной сборки, или иначе говоря сдвоенного диода.

Параллельное и последовательное соединение резисторов

Здесь лучше всего один раз запомнить, правило подобных соединений:

  1. При последовательном соединении двух и более деталей, их общее сопротивление будет больше большего каждой, по отдельности.
  2. А при параллельном соединении, сопротивление будет меньше меньшего каждой детали. Соответственно наша обмотка трансформатора, имеющая сопротивление в лучшем случае 20-30 Ом, шунтируя, имитирует для нас “пробитую” диодную сборку.

Конечно все нюансы ремонтов, к сожалению, в одной статье раскрыть не реально. Для предварительной диагностики большинства поломок, как выяснилось, бывает достаточно обычного мультиметра, применяемого в режимах вольтметра, омметра, и звуковой прозвонки. Часто при наличии опыта, в случае простой поломки, и последующей замены деталей, на этом ремонт бывает закончен, даже без наличия схемы, проведенный так зазываемым “методом научного тыка”. Что конечно не совсем правильно, но как показывает практика, работает, и, к счастью, совсем не так как изображено на картинке выше). Всем удачных ремонтов, специально для сайта Радиосхемы — AKV.

Форум по ремонту

Обсудить статью ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ ЭЛЕКТРОНИКИ БЕЗ СХЕМ

radioskot.ru

как проверить транзистор при помощи мультиметра

В этой статье, мы расскажем вам, как проверить транзистор мультиметром. Наверняка многим из вас хорошо известно, что большинство мультиметров имеют в своём арсенале, специальное гнездо, но не в любой ситуации использование гнезда удобно и оптимально. Так для того, чтобы подобрать несколько элементов, имеющим одинаковый коэффициент усиления, использование гнезда вполне оправданно, а для выявления работоспособности транзистора, вполне достаточно воспользоваться тестером.

о транзисторе

Давайте вспомним о том, что вне зависимости от того, проверяем мы транзистор с прямой или обратной проводимостью, они имеют два p-n перехода. Любой из этих переходов можно сопоставить с диодом. Исходя из этого, можно с уверенностью заявить, что транзистор представляют собой пару диодов, соединённых параллельно, а место их соединения, является базой.

Таким образом получается, что у одного из диодов выводы будут представлять собой базу и коллектор, а у второго диода выводы будут представлять базу и эмиттер, или наоборот. Исходя из выше написанного, наша задача сводится к проверке напряжения падения на полупроводниковом приборе, или проверки его сопротивления. Если диоды работоспособны, значит и проверяемый элемент рабочий.Для начала рассмотрим транзистор с обратной проводимостью, то есть имеющим структуру проводимости N-P-N. На электрических схемах, разных устройств, структуру транзистора определяют с помощью стрелки, которая указывает эмиттерный переход. Так если стрелка указывает на базу, значит, мы имеем дело c с транзистором прямой проводимости, имеющим структуру p-n-p, а если наоборот, значит это транзистор с обратной проводимостью, имеющий структуру n-p-n.

Для открытия транзистора с прямой проводимостью, нужно дать отрицательное напряжение на базу. Для этого берём мультиметр, включаем его, и после этого выбираем режим измерения прозвонки, обычно он обозначается символическим изображением диода.

В этом режиме прибор показывает падение напряжения в мВ. Благодаря этому мы можем определить кремниевый или германиевый диод или транзистор. Если падение напряжения лежит в пределах 200-400 мВ, то перед нами германиевый полупроводник, а если 500-700 кремниевый.

Проверка работоспособности транзистора

Подключаем на базу транзистора, плюсовой щуп (красный цвет), другим щупом (черный- минус) подключаем к выводу коллектора и делаем измерение

Затем минусовым щупом подключаем к выводу эмиттера и измеряем.

Если переходы транзистора не пробиты, то падение напряжения на коллекторном и эмиттерном переходе должно быть на границе от 200 до 700 мВ.

Теперь произведём обратное измерение коллекторного и эмиттерного перехода. Для этого берем, подключаем черный щуп к базе, а красный по очереди подключаем к эмиттеру и коллектору, производя измерения.

Во время измерения, на экране прибора высветится цифра «1», что в свою очередь означает, что при выбранном нами режиме измерения, падение напряжения отсутствует. Точно также, можно проверить элемент, который находиться на электронной плате, от какого-либо устройства, при этом во многих случаях можно обойтись и без выпаивания его из платы. Бывают случаи, когда на впаянные элементы в схеме, оказывают большое влияние резисторы с малым сопротивлением. Но такие схематические решения, встречаются очень редко. В таких случаях при измерении обратного коллекторного и эмиттерного перехода, значения на приборе будут низкие, и тогда нужно выпаивать элемент из печатной платы. Способ проверки работоспособности элемента с обратной проводимостью (P-N-P переход), точно такой же, только на базу элемента подключается минусовой щуп измерительного прибора.

Признаки неисправного транзистора

Теперь мы знаем, как определить рабочий транзистор, а как проверить транзистор мультиметром и узнать, что он не рабочий? Тут тоже всё достаточно легко и просто. Первая неисправность элемента, выражается в отсутствии падения напряжения или в бесконечном большом сопротивлении, прямого и обратного p-n перехода. То есть, при прозвонке прибор показывает «1». Это обозначает, что измеряемый переход в обрыве и элемент не рабочий. Другая неисправность элемента, выражается в наличии большого падения наряжения на полупроводнике (прибор при этом как правило пищит), или около нулевом значении сопротивления прямого и обратного p-n перехода. В таком случае пробита внутренняя структура элемента (короткозамкнута), и он не рабочий.

Определение цоколевки у транзистора

Теперь давайте научимся определять, где у транзистора находится база, эмиттер и коллектор. В первую очередь начинают искать базу элемента. Для этого включаем мультиметр в режим прозвонки. Положительный щуп закрепляем на левую ножку, а минусовым последовательно производим измерение на средней и правой ножке.

Мультиметр нам показал «1» между левой и средней ножкой, а между левой и правой ножкой показания составили 555 мВ.

Пока эти измерения не дают нам возможности, сделать какие-либо выводы. Двигаемся вперёд. Закрепляемся плюсовым щупом на средней ножке, а минусовым последовательно производим измерение на левой и правой ноге.

Тостер показал значение равное «1» между левой и средней ногой, и 551 мВ, между средней и правой ногой.

Эти измерения, тоже не дают возможности сделать вывод и определить базу. Двигаемся дальше. Закрепляем плюсовой щуп на правой ноге, а минусовым щупом по очереди закрепляем среднюю и левую ногу, при этом производим измерения.

В ходе измерения мы видим, что величина падения напряжения между правой и средней ножкой равна единице, и между правой и левой ножкой тоже равно единице (бесконечность). Таким образом, мы нашли базу транзистора, и она находиться на правой ноге.

Теперь нам осталось определить, на какой ноге коллектор, а на какой эмиттер. Для этого прибор следует переключить в измерение сопротивления 200 кОм. Измеряем на средней и левой ноге, для чего закрепим щуп с минусом на правой ноге(база), а плюсовой по очереди будем закреплять на средней ноге и левой, при этом проводя измерения сопротивления.

Получив измерения мы видим, что на левой ноге R=121,0 кOм, а на средней ноге R=116.4 кOм. Следует запомнить раз и навсегда, если вы будете в дальнейшем проверять и находить эмиттер и коллектор, что сопротивление коллекторного перехода в любых случаях меньше, чем сопротивление эмиттера.

Подведём итоги наших измерений:

  1. Измеряемый нами элемент имеет p-n-p структуру.
  2. Нога базы, расположена справа.
  3. Нога коллектора, расположена в середине.
  4. Нога эмиттера находится слева.

Пробуйте и определяйте работоспособность полупроводниковых элементов, это ведь очень легко!

На этом все. Если у Вас есть замечания или предложения по данной статье, прошу написать администратору сайта.

Вконтакте

Одноклассники

Читайте также:

electrongrad.ru

Проверка биполярного транзистора — Основы электроники

Приветствую всех любителей электроники, и сегодня в продолжение темы применение цифрового мультиметра мне хотелось бы рассказать, как проверить биполярный транзистор с помощью мультиметра.

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, который предназначен для усиления сигналов. Так же транзистор может работать в ключевом режиме.

Транзистор состоит из двух p-n переходов, причем одна из областей проводимости является общей. Средняя общая область проводимости называется базой, крайние эмиттером и коллектором. Вследствие этого разделяют n-p-n и p-n-p транзисторы.

Итак, схематически биполярный транзистор можно представить следующим образом.

Рисунок 1. Схематическое представление транзистора а) n-p-n структуры; б) p-n-p структуры.

Для упрощения понимания вопроса p-n переходы можно представить в виде двух диодов, подключенных друг к другу одноименными электродами (в зависимости от типа транзистора).

Рисунок 2. Представление транзистора n-p-n структуры в виде эквивалента из двух диодов, включенных анодами друг к другу.

Рисунок 3. Представление транзистора p-n-p структуры в виде эквивалента из двух диодов, включенных катодами друг к другу.

Конечно же для лучшего понимания желательно изучить как работает p-n переход, а лучше как работает транзистор в целом. Здесь лишь скажу, что чтобы через p-n переход тек ток его необходимо включить в прямом направлении, то есть на n – область (для диода это катод) подать минус, а на p-область (анод).

Это я вам показывал в видео для статьи «Как пользоваться мультиметром» при проверке полупроводникового диода.

Так как мы представили транзистор в виде двух диодов, то, следовательно, для его проверки необходимо просто проверить исправность этих самых «виртуальных» диодов.

Итак, приступим к проверке транзистора структуры n-p-n. Таким образом, база транзистора соответствует p- области, коллектор и эмиттер — n-областям. Для начала переведем мультиметр в режим проверки диодов.

В этом режиме мультиметр будет показывать падение напряжения на p-n переходе в милливольтах. Падение напряжения на p-n переходе для кремниевых элементов должно быть 0,6 вольта, а для германиевых – 0,2-0,3 вольта.

Сначала включим p-n переходы транзистора в прямом направлении, для этого на базу транзистора подключим красный (плюс) щуп мультиметра, а на эмиттер черный (минус) щуп мультиметра. При этом на индикаторе должно высветиться значение падения напряжения на переходе база-эмиттер.

Здесь необходимо отметить, что падение напряжения на переходе Б-К всегда будет меньше падения напряжения на переходе Б-Э. Это можно объяснить меньшим сопротивлением перехода Б-К по сравнению с переходом Б-Э, что является следствием того, что область проводимости коллектора имеет большую площадь по сравнению с эмиттером.

По этому признаку можно самостоятельно определить цоколевку транзистора, при отсутствии справочника.

Так, половина дела сделана, если переходы исправны, то вы увидите значения падения напряжения на них.

Теперь необходимо включить p-n переходы в обратном направлении, при этом мультиметр должен показать «1», что соответствует бесконечности.

Подключаем черный щуп на базу транзистора, красный на эмиттер, при этом мультиметр должен показать «1».

Теперь включаем в обратном направлении переход Б-К, результат должен быть аналогичным.

Осталось последняя проверка – переход эмиттер-коллектор. Подключаем красный щуп мультиметра к эмиттеру, черный к коллектору, если переходы не пробитые, то тестер должен показать «1».

Меняем полярность (красный-коллектор, черный- эмиттер) результат – «1».

Если в результате проверки вы обнаружите не соответствие данной методике, то это значит, что транзистор неисправен.

Эта методика подходит для проверки только биполярных транзисторов. Перед проверкой убедитесь, что транзистор не является полевым или составным. Многие изложенным выше способом пытаются проверить именно составные транзисторы, путая их с биполярными (ведь по маркировки можно не правильно идентифицировать тип транзистора), что не является правильным решением. Правильно узнать тип транзистора можно только по справочнику.

При отсутствии режима проверки диодов в вашем мультиметра, осуществить проверку транзистора можно переключив мультиметр в режим измерения сопротивления на диапазон «2000». При этом методика проверки остается неизменной, за исключением того, что мультиметр будет показывать сопротивление p-n переходов.

А теперь по традиции поясняющий и дополняющий видеоролик по проверке транзистора:

www.sxemotehnika.ru

Как проверить транзистор,диод,конденсатор,резистор и др

Как проверить работоспособность радиодеталей

Сбои в работе многих схем иногда случаются не только из-за ошибок в самой схеме,но так же в том что где-то сгоревшая или просто бракованная радиодеталь.

На вопрос как проверить работоспособность радиодетали, во многом нам поможет прибор который есть наверно у каждого радиолюбителя- мультиметр.

Мультиметр позволяет определять напряжение, силу тока, емкость, сопротивление,и многое другое.

Как проверить резистор

Постоянный резистор проверяется мультиметром, включенным в режим омметра. Полученный результат надо сравнить с номинальным значением сопротивления, указанным на корпусе резистора и на принципиальной схеме.

При проверке подстроечных и переменных резисторов сначала надо проверить величину сопротивления, замерив его между крайними (по схеме) выводами, а затем убедиться в надежности контакта между токопроводящим слоем и ползунком. Для этого надо подключить омметр к среднему выводу и поочередно к каждому из крайних выводов. При вращении оси резистора в крайние положения, изменение сопротивления переменного резистора группы «А» (линейная зависимость от угла поворота оси или положения движка) будет плавным, а резистора группы «Б» или «В» (логарифмическая зависимость) имеет нелинейный характер. Для переменных (подстроечных) резисторов характерны три неисправности: нарушения контакта движка с проводящим слоем; механический износ проводящего слоя с частичным нарушением контакта и изменением величины сопротивления резистора в большую сторону; выгорание проводящего слоя, как правило, у одного из крайних выводов. Некоторые переменные резисторы имеют сдвоенную конструкцию. В этом случае каждый резистор проверяется отдельно. Переменные резисторы, применяемые в регуляторах громкости, иногда имеют отводы от проводящего слоя, предназначенные для подключения цепей тонконпенсации. Для проверки наличия контакта отвода с проводящим слоем омметр подключают к отводу и любому из крайних выводов. Если прибор покажет какую-то часть от общего сопротивления, значит имеется контакт отвода с проводящим слоем. Фоторезисторы проверяются аналогично обычным резисторам, но для них будет два значения сопротивления. Одно до засветки — темновое сопротивление (указывается в справочниках), второе — при засветке любой лампой (оно будет в 10… 150 раз меньше темнового сопротивления).

Как проверить конденсаторы

Простейший способ проверки исправности конденсатора — внешний осмотр, при котором обнаруживаются механические повреждения, например деформация корпуса при перегреве вызванного большим током утечки. Если при внешнем осмотре дефекты не замечены, проводят электрическую проверку.Омметром легко определить один вид неисправности – внутреннее короткое замыкание (пробой). Сложнее дело обстоит с другими видами неисправности конденсаторов: внутренним обрывом, большим током утечки и частичной потерей емкости. Причиной последнего вида неисправности у электролитических конденсаторов бывает высыхание электролита. Многие цифровые тестеры обеспечивают возможность измерения емкости конденсаторов в диапазоне от 2000 пФ до 2000 мкФ. В большинстве случаев этого достаточно. Надо отметить, что электролитические конденсаторы имеют довольно большой разброс допустимого отклонения от номинальной величины емкости. У конденсаторов некоторых типов он достигает- 20%,+80%, то есть, если номинал конденсатора 10мкФ, то фактическая величина его емкости может быть от 8 до 18мкФ.

При отсутствии измерителя емкости конденсатор можно проверить другими способами.Конденсаторы большой емкости (1 мкФ и выше) проверяют омметром. При этом от конденсатора отпаивают детали, если он в схеме и разряжают его. Прибор устанавливают для измерения больших сопротивлений. Электролитические конденсаторы подключают к щупам с соблюдением полярности.Если емкость конденсатора больше 1 мкФ и он исправен, то после присоединения омметра конденсатор заряжается, и стрелка прибора быстро отклоняется в сторону нуля (причем отклонение зависит от емкости конденсатора, типа прибора и напряжения источника питания), потом стрелка медленно возвращается в положение «бесконечность».

При наличии утечки омметр показывает малое сопротивление — сотни и тысячи ом, — величина которого зависит от емкости и типа конденсатора. При пробое конденсатора его сопротивление будет около нуля. При проверке исправных конденсаторов емкостью меньше 1 мкФ стрелка прибора не отклоняется, потому что ток и время заряда конденсатора незначительны.При проверке омметром нельзя установить пробой конденсатора, если он происходит при рабочем напряжении. В таком случае можно проверить конденсатор мегаомметром при напряжении прибора, не превышающем рабочее напряжение конденсатора.Конденсаторы средней емкости (от 500 пФ до 1 мкФ) можно проверить с помощью последовательно подключенных к выводам конденсатора наушников и источника тока. Если конденсатор исправен, в момент замыкания цепи в головных телефонах слышен щелчок.Конденсаторы малой емкости (до 500 пФ) проверяют в цепи тока высокой частоты. Конденсатор включают между антенной и приемником. Если громкость не уменьшится, значит, обрывов выводов нет.

Как проверить трансформатор, дроссель, катушку индуктивности

Проверка начинается с внешнего осмотра, в ходе которого необходимо убедиться в исправности каркаса, экрана, выводов; в правильности и надежности соединений всех деталей катушки; в отсутствии видимых обрывов проводов, замыканий, повреждения изоляции и покрытий. Особое внимание следует обращать на места обугливания изоляции, каркаса, почернение или оплавление заливки. Наиболее частая причина выхода из строя трансформаторов (и дросселей) — их пробой или короткое замыкание витков в обмотке или обрыв выводов. Обрыв цепи катушки или наличие замыканий между изолированными по схеме обмотками можно обнаружить при помощи любого тестера. Но если катушка имеет большую индуктивность (т. е. состоит из большого числа витков), то цифровой мультиметр в режиме омметра вас может обмануть (показать бесконечно большое сопротивление, когда цепь все же есть) — для таких измерений «цифровик» не предназначен. В этом случае надежнее аналоговый стрелочный омметр. Если проверяемая цепь есть, это еще не значит, что все в норме. Убедиться в том, что внутри обмотки нет коротких замыканий между слоями, приводящих к перегреву трансформатора, можно по значению индуктивности, сравнив ее с аналогичным изделием. Когда такой возможности нет, можно воспользоваться другим методом, основанном на резонансных свойствах цепи. От перестраиваемого генератора подаем синусоидальный сигнал поочередно на обмотки через разделительный конденсатор и контролируем форму сигнала во вторичной обмотке.

Если внутри нет межвитковых замыканий, то форма сигнала не должна отличаться от синусоидальной во всем диапазоне частот. Находим резонансную частоту по максимуму напряжения во вторичной цепи. Короткозамкнутые витки в катушке приводят к срыву колебаний в LC-контуре на резонансной частоте. У трансформаторов разного назначения рабочий частотный диапазон отличается — это надо учитывать при проверке:- сетевые питающие 40…60 Гц;- звуковые разделительные 10…20000Гц;- для импульсного блока питания и разделительные.. 13… 100 кГц. Импульсные трансформаторы обычно содержат малое число витков. При самостоятельном изготовлении убедиться в их работоспособности можно путем контроля коэффициента трансформации обмоток. Для этого подключаем обмотку трансформатора с наибольшим числом витков к генератору синусоидального сигнала на частоте 1 кГц. Эта частота не очень высокая и на ней работают все измерительные вольтметры (цифровые и аналоговые), в то же время она позволяет с достаточной точностью определить коэффициент трансформации (такими же они будут и на более высоких рабочих частотах). Измерив напряжение на входе и выходе всех других обмоток трансформатора, легко посчитать соответствующие коэффициенты трансформации.

Как проверить диод,фотодиод

Любой стрелочный (аналоговый) омметр позволяет проверить прохождение тока через диод (или фотодиод) в прямом направлении — когда «+» тестера приложен к аноду диода. Обратное включение исправного диода эквивалентно разрыву цепи. Цифровым прибором в режиме омметра проверить переход не удастся. Поэтому у большинства современных цифровых мультиметров есть специальный режим проверки p-n-переходов (на переключателе режимов он отмечен знаком диода). Такие переходы есть не только у диодов, но и фотодиодов, светодиодов, а также транзисторов. В этом режиме «цифровик» работает как источник стабильного тока величиной 1 мА (такой ток проходит через контролируемую цепь) — что совершенно безопасно. При подключенном контролируемом элементе прибор показывает напряжение на открытом p-n-переходе в милливольтах: для германиевых 200…300 мВ, а для кремниевых 550…700 мВ. Измеренное значение может быть не более 2000 мВ.Однако, если напряжение на щупах мультиметра ниже отпирания диода, диодного или селенового столба, то прямое сопротивление измерить невозможно.

Проверка биполярного транзистора

Некоторые тестеры имеют встроенные измерители коэффициента усиления маломощных транзисторов. Если у вас такого прибора нет, то при помощи обычного тестера в режиме омметра или же цифровым, в режиме проверки диодов, можно проверить исправность транзисторов. Проверка биполярных транзисторов основана на том, что они имеют два n-p перехода, поэтому транзистор можно представить как два диода, общий вывод которых – база. Для n-p-n транзистора эти два эквивалентных диода соединены с базой анодами, а для транзистора p-n-p катодами. Транзистор исправен, если исправны оба перехода.

Для проверки один щуп мультиметра присоединяют к базе транзистора, а вторым щупом поочередно прикасаются к эмиттеру и коллектору. Затем меняют щупы местами и повторяют измерение.

При прозвонке электродов некоторых цифровых или мощных транзисторов следует учитывать, что у них могут внутри быть установлены защитные диоды между эмиттером и коллектором, а также встроенные резисторы в цепи базы или между базой и эмиттером. Не зная этого, элемент по ошибке можно принять за неисправный.

radiostroi.ru

Как проверить транзистор мультиметром в режиме омметра и измерения hFE

Транзистор – полупроводниковый прибор, основное назначение которого – использование в схемах для усиления или генерирования сигналов, а также для электронных ключей.

В отличие от диода, транзистор имеет два p-n-перехода, соединенных последовательно. Между переходами располагаются зоны, имеющие разную проводимость (типа «n» или типа «р»), к которым подключаются выводы для подключения. Вывод от средней зоны называется «базой», а от крайних – «коллектор» и «эмиттер».

Разница между зонами «n» и «p» состоит в том, что у первой есть свободные электроны, а у второй – так называемые «дырки». Физически «дырка» означает нехватку электрона в кристалле. Электроны под действием поля, создаваемого источником напряжения, двигаются от минуса к плюсу, а «дырки» — наоборот. При соединении между собой областей с разной проводимостью электроны и «дырки» диффузируют и на границе соединения образуется область, называемая p-n-переходом. За счет диффузии область «n» оказывается заряженной положительно, а «р» — отрицательно, а между областями с различной проводимостью возникает собственное электрическое поле, сосредоточенное в области p-n-перехода.

При подключении плюсового вывода источника к области «р», а минуса – к «n» его электрическое поле компенсирует собственное поле p-n-перехода, и через него проходит электрический ток. При обратном подключении поле от источника питания складывается с собственным, увеличивая его. Переход запирается, и ток через него не проходит.

В составе транзистора есть два перехода: коллекторный и эмиттерный. Если подключить источник питания только между коллектором и эмиттером, то ток через него не пойдет. Один из переходов оказывается запертым. Чтобы его открыть, на базу подается потенциал. В результате на участке коллектор-эмиттер возникает ток, который в сотни раз больше тока базы. Если при этом ток базы изменяется во времени, то ток эмиттера в точности повторяет его, но с большей амплитудой. Этим и обусловлены усилительные свойства.

В зависимости от комбинации чередования зон проводимости различают транзисторы p-n-p или n-p-n. Транзисторы p-n-p открываются при положительном потенциале на базе, а n-p-n – при отрицательном.

Рассмотрим несколько способов, как проверить транзистор мультиметром.

Проверка транзистора омметром

Поскольку в составе транзистора имеется два p-n-перехода, то их исправность можно проверить по методике, используемой для тестирования полупроводниковых диодов. Для этого его можно представить эквивалентом встречного соединения двух полупроводниковых диодов.

Критериями исправности для них является:

  • Низкое (сотни Ом) сопротивление при подключении источника постоянного тока в прямом направлении;
  • Бесконечно большое сопротивление при подключении источника постоянного тока в обратном направлении.

Мультиметр или тестер измеряют сопротивление, используя собственный вспомогательный источник питания – батарейку. Напряжение ее невелико, но его достаточно, чтобы открыть p-n-переход. Меняя полярность подключения щупов от мультиметра к исправному полупроводниковому диоду, в одном положении мы получаем сопротивление в сотню Ом, а в другом – бесконечно большое.

Полупроводниковый диод бракуется, если

  • в обоих направлениях прибор покажет обрыв или ноль;
  • в обратном направлении прибор покажет любую значащую величину сопротивления, но не бесконечность;
  • показания прибора будут нестабильными.

При проверке транзистора потребуется шесть измерений сопротивлений мультиметром:

  • база-эмиттер прямое;
  • база-коллектор прямое;
  • база-эмиттер обратное;
  • база-коллектор обратное;
  • эмиттер-коллектор прямое;
  • эмиттер-коллектор обратное.

Критерием исправности при измерении сопротивления участка коллектор-эмиттер является обрыв (бесконечность) в обоих направлениях.

Коэффициент усиления транзистора

Различают три схемы подключения транзистора в усилительные каскады:

  • с общим эмиттером;
  • с общим коллектором;
  • с общей базой.

Все они имеют свои характеристики, а наиболее распространена схема с общим эмиттером. Любой транзистор характеризуется параметром, определяющим его усилительные свойства – коэффициент усиления. Он показывает, во сколько раз ток на выходе схемы будет больше, чем на входе. Для каждой из схем включения имеется свой коэффициент, разный для одного и того же элемента.

В справочниках приводится коэффициент h41э – коэффициент усиления для схемы с общим эмиттером.

Как проверить транзистор, измеряя коэффициент усиления

Одним из методов проверки исправности транзистора является измерение его коэффициента усиления h41э и сравнение его с паспортными данными. В справочниках дается диапазон, в котором может находиться измеренное значение для данного типа полупроводникового прибора. Если измеренное значение укладывается в диапазон, то он исправен.

Измерение коэффициента усиления производится еще и для подбора компонентов с одинаковыми параметрами. Это необходимо для построения некоторых схем усилителей и генераторов.

Для измерения коэффициента h41э мультиметр имеет специальный предел измерения, обозначенный hFE. Буква F обозначает «forward» (прямая полярность), а «Е» — схему с общим эмиттером.

Для подключения транзистора к мультиметру на его передней панели установлен универсальный разъем, контакты которого обозначены буквами «ЕВСЕ». Согласно этой маркировке подключаются выводы транзистора «эмиттер-база-коллектор» или «база-коллектор-эмиттер», в зависимости от их расположения у конкретной детали. Для определения правильного расположения выводов придется воспользоваться справочником, там же заодно можно узнать и коэффициент усиления.

Затем подключаем транзистор к разъему, выбрав предел измерения мультиметра hFE. Если его показания соответствуют справочным – проверяемый электронный компонент исправен. Если нет, или прибор показывает что-то невразумительное – транзистор вышел из строя.

Полевой транзистор

Полевой транзистор отличается от биполярного по принципу действия. Внутрь пластины кристалла одной проводимости («р» или «n») посередине внедряется участок с другой проводимостью, называемый затвором. По краям кристалла подключаются выводы, называемые истоком и стоком. При изменении потенциала на затворе изменяется величина токопроводящего канала между стоком и истоком и ток через него.

Входное сопротивление полевого транзистора очень большое, а вследствие этого он имеет большой коэффициент усиления по напряжению.

Как проверить полевой транзистор

Рассмотрим проверку на примере полевого транзистора с n-каналом. Порядок действий будет таким:

  1. Переводим мультиметр на режим прозвонки диодов.
  2. Плюсовой вывод от мультиметра подключаем к истоку, минусовой – к стоку. Прибор покажет 0,5-0,7 В.
  3. Меняем полярность подключения на противоположную. Прибор покажет обрыв.
  4. Открываем транзистор, подключив минусовой провод к истоку, а плюсовым коснувшись затвора. За счет существования входной емкости элемент остается открытым некоторое время, это свойство и используется для проверки.
  5. Плюсовой провод перемещаем на сток. Мультиметр покажет 0-800 мВ.
  6. Меняем полярность подключения. Показания прибора не должны измениться.
  7. Закрываем полевой транзистор: плюсовой провод к истоку, минусовой – к затвору.
  8. Повторяем пункты 2 и 3, ничего не должно измениться.

voltland.ru

Можно ли проверять полевой транзистор мультиметром?

Это сравнительно новый тип транзисторов, управление которых осуществляется не электрическим током, как в биполярных транзисторах, а электрическим напряжением (полем), о чём и говорит английская аббревиатура MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor или в переводе металл-окисел-полупроводник полевой транзистор), в русской транскрипции этот тип обозначается как МОП (металл-окисел-полупроводник) или МДП (металл-диэлектрик-полупроводник).

Отличительной конструктивной особенностью полевых транзисторов является изолированный затвор (вывод, аналогичный базе у биполярных транзисторов), также у MOSFET имеются выводы сток и исток, аналоги коллектора и эмиттера у биполярных.

Существует и ещё более современный тип IGBT, в русской транскрипции БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором), гибридный тип, где МОП (МДП) транзистор с переходом n-типа управляет базой биполярного, и это позволяет использовать преимущества обоих типов: быстродействие, почти как у полевых, и большой электрический ток через биполярный при очень малом падении напряжения на нём при открытом затворе, при очень большом напряжении пробоя и большом входном сопротивлении.

Полевики находят широкое применение в современной жизни, а если говорить о чисто бытовом уровне, то это всевозможные блоки питания и регуляторы напряжения от компьютерного железа и всевозможных электронных гаджетов до других, более простых, бытовых приборов — стиральных, посудомоечных машин, миксеров, кофемолок, пылесосов, различных осветителей и другого вспомогательного оборудования. Само собой, что-то из всего этого разнообразия иногда выходит из строя и появляется необходимость выявления конкретной неисправности. Сама распространённость этого вида деталей ставит вопрос:

Как проверить полевой транзистор мультиметром?

Перед любой проверкой полевого транзистора нужно разобраться с назначением и маркировкой его выводов:

  • G (gate) — затвор, D (drain) — сток, S (source) — исток

Если маркировки нет или она не читается, придётся найти паспорт (даташип) изделия с указанием назначения каждого вывода, причём выводов может быть не три, а больше, это значит, что выводы объединены между собой внутри.

И также нужно подготовить мультиметр: подключить красный щуп к плюсовому разъёму, соответственно, чёрный к минусу, переключить прибор в режим проверки диодов и коснуться щупами друг друга, мультиметр покажет «0» или «короткое замыкание», разведите щупы, мультиметр покажет «1» или «бесконечное сопротивление цепи» — прибор рабочий. Про исправную батарейку в мультиметре говорить излишне.

Подключение щупов мультиметра указано для проверки n-канального полевого транзистора, описание всех проверок тоже для n-канального типа, но если вдруг попадётся более редкий p-канальный полевик, щупы надо поменять местами. Понятно, что в первую очередь ставится задача оптимизации процесса проверки, чтобы пришлось как можно меньше выпаивать и паять деталей, поэтому посмотреть, как проверить транзистор, не выпаивая, можно на этом видео:

Проверка полевика, не выпаивая

Является предварительной, она может помочь определить, какую деталь нужно проверить точнее и, может быть, заменить.

При прозвонке полевого транзистора, не выпаивая, обязательно отключаем проверяемый прибор от сети и/или блока питания, вынимаем аккумуляторы или батарейки (если они есть) и приступаем к проверке.

  1. Чёрный щуп на D, красный на S, показание мультиметра примерно 500 мВ (милливольт) или больше — скорее исправен, показание 50 мВ вызывает подозрение, когда показание меньше 5 мВ — скорее неисправен.
  2. Чёрный на D, а красный на G: большая разность потенциалов (до1000 мВ и даже выше) — скорее исправен, если мультиметр показывает близко к пункту 1, то это подозрительно, маленькие цифры (50 мВ и меньше), и близко к первому пункту — скорее неисправен.
  3. Чёрный на S, красный на G: около 1000 мВ и выше — скорее исправен, близко к первому пункту — подозрительно, меньше 50 мВ и совпадает с предыдущими показаниями — видимо, полевой транзистор неисправен.

Проверка показала предварительно по всем трём пунктам неисправность? Нужно выпаивать деталь и приступать к следующему действию:

Проверка полевого транзистора мультиметром

Включает в себя подготовку мультиметра (смотри выше). Обязательно снятие статического напряжения с себя и накопленного заряда с полевика, иначе можно просто «убить» вполне себе исправную деталь. Статическое напряжение с себя можно снять, используя антистатический манжет, накопленный заряд снимается закорачиванием всех выводов транзистора.

Прежде всего нужно учитывать, что практически все полевые транзисторы имеют предохранительный диод между истоком и стоком, поэтому проверять начинаем именно с этих выводов.

  1. Красный щуп на S (исток), чёрный на D (сток): показания мультиметра в районе 500 мВ или чуть выше — исправен, чёрный щуп на S, красный на D, показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — шунтирующий диод исправен.
  2. Чёрный на S, красный на G: показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление», норма, заодно зарядили затвор положительным зарядом, открыли транзистор.
  3. Не убирая чёрного щупа, переносим красный на D, по открытому каналу течёт ток, мультиметр что-то показывает (не «0» и не «1»), меняем щупы местами: показания примерно такие же — норма.
  4. Красный щуп на D, чёрный на G: показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — норма, заодно разрядили затвор, закрыли транзистор.
  5. Красный остаётся на D, чёрный щуп на S, показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — исправен. Меняем щупы местами, показания мультиметра в районе 500 мВ или выше — норма.

Вывод по итогам проверки: пробоев между электродами (выводами) нет, затвор срабатывает от небольшого (меньше 5В) напряжения на щупах мультиметра, транзистор исправен.

Как проверить транзистор не выпаивая из схемы

Электрика в доме своими руками схемы

  • Схемы заземления для частного дома

  • Обозначение на электрической схеме

  • Обозначение на схеме электрической

  • Схемы стабилизаторы тока

  • Всем доброго времени суток, хочу представить вот такой пробник для транзисторов, который точно покажет рабочий он или нет, ведь это надёжнее, чем просто прозванивать его выводы омметром как диоды. Сама схема показана дальше.

    Схема пробника

    Как мы видим, эта обыкновенный блокинг-генератор. Запускается он легко — деталей очень мало и перепутать что-либо при сборке сложно. Что нам нужно для сборки схемы:

    1. Макетная плата
    2. Светодиод любого цвета
    3. Кнопка без фиксации
    4. Резистор номиналом в 1К
    5. Ферритовое кольцо
    6. Проволока лакированная
    7. Панелька для микросхем

    Детали для сборки

    Давайте подумаем, что откуда можно наковырять. Такую макетную плату можно сделать самому или купить, самый простой способ собрать навесом или на картонке. Светодиод можно выковырять из зажигалки или из китайской игрушки. Кнопку без фиксации можно ковырнуть с той-же китайской игрушки, либо от любого сгоревшего бытового устройства с подобным управлением.

    Резистор не обязательно номиналом 1К — он может отклоняться от заданного номинала в пределах 100R до 10К. Ферритовое кольцо можно достать из энергосберегающей лампы, и не обязательно кольцо — можно использовать также Ш ферритовые трансформаторы и ферритовые стержни, количество витков от 10 до 50 витков.

    Проволока лакированная, диаметр допустимо брать практически любой от 0.5 до 0.9 мм, количество витков одинаковое. Способ соединения обмоток для правильной роботы узнаете в процессе испытаний — если не заработает, то просто поменяете местами концы выводов. Вот и все, а теперь небольшое видео работы.

    Видео работы испытателя

    Читайте также…

    Схема прибора проверки транзисторов » S-Led.Ru


    Прибор содержит микроамперметр, галетный переключатель 5П4Н (пять положений, четыре направления) и два тумблера. Он позволяет измерять обратный ток коллектора Iко и статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером b (h31э) при фиксированном токе базы, равном 10 или 50 мкА. Сдвоенный тумблер П2 переключает полярность батареи питания Б1 и стрелочного прибора согласно структуре проверяемого транзистора. В верхнем по схеме положении контролируются транзисторы структуры р-n-р, а в нижнем — n-р-n.

    В исходном состоянии переключатель П1 находится в положении «Выкл.». При этом стрелочный прибор замкнут накоротко во избежание механических повреждений. В положении 2 для измерения Iко включены последовательно источник тока, стрелочный прибор, резистор R4 и коллекторный переход транзистора. Резистор служит для ограничения тока и защиты микроамперметра, если коллекторный переход оказался пробит.

    В положении 3 для установки тока базы Iб включены последовательно источник тока, стрелочный прибор, резисторы R1, R2 и эмиттерный переход транзистора. На коллектор подается питание через сопротивление резистора R5. В положении 4 схема остается такой же, как в положении 3, а микроамперметр переключается в цепь коллектора параллельно резистору R5.

    Проверка транзистора выполняется в следующем порядке. Устанавливают тумблер П2 в положение, соответствующее структуре транзистора, и подключают его к прибору. Устанавливают П1 в положение 2 и измеряют обратный ток коллектора при разомкнутой цепи эмиттера. При этом вся шкала прибора соответствует току 50 мкА. Далее переключают П1 в положение 3 и переменным резистором R2 устанавливают ток базы по шкале прибора таким, чтобы в сумме с измеренным обратным током коллектора он был равен 10 или 50 мкА.

    Если теперь переключить П1 в положение 4, можно по шкале произвести отсчет b. Если был установлен суммарный ток 50 мкА, полное отклонение стрелки соответствует h31э = 100, а если 10 мкА, то h31э = 500. Положение 5 переключателя П1 предназначено для контроля за напряжением батареи. Для этого последовательно с микроамперметром включено добавочное сопротивление резистора R3, что превращает его в вольтметр с пределом измерения 5 В. Измерение производится под нагрузкой 40-45 мА, для чего к батарее подключен резистор R6.

    Питание прибора производится от батареи для карманного фонаря 3336 напряжением 4,5 В. В приборе используется микроамперметр типа М494 с током полного отклонения 50 мкА и сопротивлением рамки 660 Ом. При подключенном параллельно резисторе R5 сопротивлением 6,6 Ом вся шкала соответствует току 5 мА.
    Можно использовать микроамперметры на 50 мкА других типов. Сопротивление резистора R5 берется ровно в 100 раз меньше сопротивления рамки. С таким шунтом ток полного отклонения стрелки будет равен 5 мА.

    Читать «Энциклопедия радиолюбителя» — Пестриков Виктор Михайлович — Страница 30

    В режиме передачи происходит рост коллекторного тока VT1, т. к. его базовое смещение определяется резистором R7, а цепь положительной обратной связи замыкается через С7, ZQ1 и С8. Питание на коллектор VT1 подается через вторичную обмотку трансформатора Т1.

    В данном случае транзистор VT1 переходит в режим устойчивой генерации с кварцевой стабилизацией частоты. Динамическая головка ВА1 через резистор R15 подключается к базе VT3. При таком включении ВА1 удается получить амплитуду НЧ напряжения на коллекторе VT2 1…2 В, что является достаточным для эффективной модуляции высокочастотного сигнала, вырабатываемого передатчиком на VT1. Кнопка SA2 служит для передачи сигнала вызова или азбуки Морзе. При нажатии кнопки УЗЧ возбуждается на частоте 1000 Гц. На рис. 13.4.в приведены осциллограммы в характерных точках передатчика.

    Рис. 13.4. Осциллограммы в характерных точках приемника и передатчика

    В радиостанции в основном использованы промышленные радиодетали. Постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменный резистор R3 любого типа малогабаритный с выключателем. Электролитический конденсатор СП типа К50-6, остальные конденсаторы — К10-7В.

    Транзистор VT1 можно заменить другим высокочастотным транзистором типа n-р-n, имеющим граничную частоту 500…1000 МГц. В качестве транзисторов VT2, VT3 подойдут любые кремниевые транзисторы соответствующей проводимости. Транзистор VT2 должен иметь коэффициент передачи по току не менее 300. В качестве трансформатора Т1 можно использовать выходной трансформатор от любого карманного радиоприемника. Динамическая головка ВА1 может быть любая малогабаритная. Антенна WA1— телескопическая длиной около 1 м. Переключатель режима работы SA1 типа ПКН-61 или П2К, кнопка SA2 — любая без фиксации.

    Самодельными деталями радиостанции являются катушки индуктивности. Катушка L1 бескаркасная и имеет 25 витков провода ПЭЛ 0,5, намотанных на оправке диаметром 6 мм. Катушки L2 и L3 намотаны на пластмассовом каркасе диаметром 6 мм, имеющем подстроечный сердечник М50НН 2,8х12. Катушка L3 содержит 18 витков провода ПЭЛ 0,36, a L2 намотана поверх катушки L3 и содержит 4 витка провода той же марки. Детали радиостанции распаиваются на печатной плате.

    Наиболее критичными к взаимному расположению элементов являются ВЧ генератор на VT1 и переключатель SA1. Рекомендованное их расположение показано на рис. 13.5. Расположение остальных радиодеталей на плате не особенно критично.

    Рис. 13.5. Рекомендуемый монтаж деталей высокочастотного тракта радиостанции

    Настройка радиостанции начинается с радиоприемника. Вращением сердечника катушки L3, добиваются появления в динамике ВА1 характерного шума сверхрегенератора. Если этого не удается достигнуть, то подбирают емкость С3. После появления режима сверхрегенерации проверяют ее сохранность при питании 7…9 В и различной длине антенны WA1. Иногда может потребоваться подобрать более точнее значение резистора R6. Для настройки контура L3, С1 используют образцовую радиостанцию, имеющую диапазон 27,140 МГц в режиме передачи. Вращая сердечник катушки L3, пытаются настроиться на сигнал образцовой радиостанции. На этом настройка радиостанции заканчивается.

    P.S. В связи с расширением использования в повседневной жизни большого количества самой разнообразной радиоэлектронной аппаратуры, имеющей источники электромагнитного излучения, в России было принято несколько постановлений по этому вопросу. В частности, «Особые условия приобретения радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств» (утверждены постановлением Правительства РФ 17 июля 1996 г. № 832), Федеральный закон «О связи» и др. В соответствии с действующим законодательством для покупки радиоизлучающих устройств необходимо получить разрешение Государственного надзора за связью в РФ (главного управления или его территориальных органов). Из бытовой аппаратуры, содержащей в явной форме радиопередающие устройства, не надо получать разрешения только для бесшнуровых телефонов, работающих в полосах частот 814…8I5 МГц, и 904…905 МГц с мощностью не более 10 мВт для детских радиопереговорных устройств и радиоуправляемых игрушек, работающих в полосе частот 26975…27283 кГц с мощностью излучения не более 10 мВт. С 1994 г. в диапазоне 27 МГц (диапазон персональной связи) разрешено пользоваться полосой частот 26970…27860 кГц отдельным гражданам и юридическим лицам для разработки, серийного производства, закупки и эксплуатации радиостанций с мощностью излучения не более 10 Вт. Для работы на этих частотах Главгоссвязьнадзор оформляет разрешение по упрощенной процедуре.

    Шаг 14

    Простые самодельные приборы для проверки радиодеталей

    Найти неисправность в радиоэлектронном устройстве, собранном на одном транзисторе, несложно. Если устройство не работает, то в первую очередь необходимо проверить годность транзистора и если нужно заменить его. Сложнее найти неисправность, когда устройство содержит несколько транзисторов. Для облегчения поиска неисправностей в «устройствах, содержащих два и более транзисторов, необходимо перед их монтажом проверить годность полупроводниковых приборов. На первых порах достаточно иметь несложные приборы для проверки радиокомпонентов.

    14.7. Пробники годности маломощных транзисторов с различным типом индикации

    Пробник, схема которого приведена на рис. 14.1, позволяет ответить на вопрос: исправен или не исправен транзистор. Об исправности транзистора свидетельствует свечение лампочки EL1. Пользуются пробником следующим образом: зная, что транзистор VT1 заведомо исправен, подключив проверяемый транзистор к пробнику и вращая ось резистора R2, добиваются максимального свечения лампочки EL1.

    Рис. 14.1. Принципиальная схема пробника со световой индикацией для проверки маломощных транзисторов

    Если при проверке нескольких транзисторов оказалось, что у одного транзистора лампочка загорается при большей величине сопротивления резистора R2, чем у других, то это свидетельствует о его большем коэффициенте усиления по сравнению с другими. Пробником можно проверять транзисторы различной проводимости при условии, что один транзистор исправен. В связи с этим целесообразно сделать гнездо для подключения транзистора VT1. Детали пробника монтируются в небольшой коробочке, на боковые стороны которой устанавливают выключатель питания, гнезда для подключения транзисторов, выводят ось переменного резистора и делают отверстие для наблюдения за свечением лампочки. В некоторых случаях бывает более удобнее иметь пробник со звуковой сигнализацией о годности транзистора. Схема такого пробника приведена на рис. 14.2. Схема представляет собой простой генератор звуковой частоты. Если подключенный к пробнику проверяемый транзистор VT1 исправен, то в наушниках слышен звук высокого тона, если нет, то звук отсутствует.

    Рис. 14.2. Принципиальная схема пробника со звуковой сигнализацией для проверки маломощных транзисторов

    14.2. Пробник для проверки тринисторов и мощных транзисторов

    Пробник для проверки мощных биполярных транзисторов любой структуры можно построить на основе схемы, приведенной на рис. 14.3. Методика проверки годности транзистора пробником несложна. При подключении транзистора любой структуры к зажимам Х1…Х3 образуется своеобразный ключ, который срабатывает при определенном токе базы. При замкнутых контактах SA1 ток базы регулируется резистором R1. В момент достижения током базы определенного значения транзистор открывается и загорается контрольная лампочка EL1. По положению движка в этом случае можно судить о коэффициенте передачи транзистора. Полярность источника питания устанавливается в зависимости от типа структуры проверяемого транзистора. Питание к пробнику подключают выключателем SB1 на небольшой промежуток времени, чтобы не испортить транзистор из-за перегрева. Выключателем SB2 подключают базу к резистору R1 только когда движок находится в крайнем правом положении, в противном случае велика вероятность выхода из строя транзистора. При отключенном положении контактов выключателя SB1 производится проверка участка транзистора коллектор-эмиттер. При исправном участке лампочка EL1 не зажигается, что свидетельствует о том, что участок не пробит.

    Транзистор Дарлингтона. Как проверить и принцип работы

    Составной транзистор Дарлингтона компонуется из пары стандартны транзисторов, объединённых кристаллом и общим защитным покрытием. Обычно на чертежах для отметки положения подобного транзистора не применяют никаких специальных символов, только тот, которым отмечают транзисторы стандартного типа.

    К эмиттерной цепи одного из элементов присоединён нагрузочный резистор. Выводы транзистора Дарлингтона аналогичны биполярному полупроводниковому триоду:

    • база;
    • эмиттер;
    • коллектор.

    Помимо общепринятого варианта составного транзистора существует несколько его разновидностей.

    Пара Шиклаи и каскодная схема

    Другое название составного полупроводникового триода – пара Дарлингтона. Кроме неё существует также пара Шиклаи. Это сходная комбинация диады основных элементов, которая  отличается тем, что включает в себя разнотипные транзисторы.

    Что до каскодной схемы, то это также вариант составного транзистора, в котором один полупроводниковый триод  включается по схеме с ОЭ, а другой по схеме с ОБ. Такое устройство аналогично простому транзистору, который включён в схему с ОЭ, но обладающему более хорошими показателями по частоте, высоким входным сопротивлением и большим линейным диапазоном с меньшими искажениями транслируемого сигнала.

    Достоинства и недостатки составных транзисторов

    Мощность и сложность транзистора Дарлингтона может регулироваться через увеличение количества включённых в него биполярных транзисторов. Существует также IGBT-транзистор, который включает в себя биполярный и полевой транзистор, используется в сфере высоковольтной электроники.

    Главным достоинством составных транзисторов считается их способность давать большой коэффициент усиления по току. Дело в том, что, если коэффициент усиления у каждого из двух транзисторов будет по 60, то при их совместной работе в составном транзисторе общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов входящих в его состав транзисторов (в данном случае — 3600). Как результат — для открытия транзистора Дарлингтона потребуется довольно небольшой ток базы.

    Недостатком составного транзистора считается их низкая скорость работы, что делает их пригодными для использования только в схемах работающих на низких частотах. Зачастую составные транзисторы фигурируют как компонент выходных каскадов мощных низкочастотных усилителей.

    Особенности работы устройства

    У составных транзисторов постепенное уменьшение напряжения вдоль проводника  на переходе база-эмиттер вдвое превышает стандартное. Уровень уменьшения напряжения на открытом транзисторе примерно равен тому падению напряжения, которое имеет диод.

    По данному показателю составной транзистор сходен с понижающим трансформатором. Но относительно характеристик трансформатора транзистор Дарлингтона обладает гораздо большим усилением по мощности. Подобные транзисторы могут обслуживать работу переключателей частотой до 25 Гц.

    Система промышленного  выпуска составных транзисторов налажена таким образом, что модуль полностью укомплектован и оснащён эмиттерным резистором.

    Как проверить транзистор Дарлингтона

    Самый простой способ проверки составного транзистора заключается в следующем:

    • Эмиттер подсоединяется к «минусу» источника питания;
    • Коллектор подсоединяется к одному из выводов лампочки, второй её вывод перенаправляется на «плюс» источника питания;
    • Посредством резистора к базе передаётся плюсовое напряжение, лампочка светится;
    • Посредством резистора к базе передаётся минусовое напряжение, лампочка не светится.

    Если всё получилось так, как описано, то транзистор исправен.

    Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

    Похожее

    тестируют различные типы устройств. Проверка исправного транзистора

    Проверку транзисторов приходится делать довольно часто. Даже если у вас в руках заведомо новый, который ни разу не паяли, лучше перед установкой в ​​схему его проверить. Нередки случаи, когда купленные на радиорынке транзисторы оказывались никчемными, и даже не в единичном экземпляре, а целой партией штук по 50-100. Чаще всего это происходит с мощными транзисторами отечественного производства, реже — с импортными.

    Иногда в описании конструкций приводятся некоторые требования к транзисторам, например, рекомендуемое передаточное число. Для этих целей существуют различные тестеры транзисторов, довольно сложной конструкции и измеряющие практически все параметры, которые приведены в руководствах. Но чаще приходится проверять транзисторы по принципу «хорошо — плохо». Именно о таких методах проверки и пойдет речь в данной статье.

    Часто в домашней лаборатории под рукой находятся транзисторы, когда-то полученные из старых плат.В этом случае требуется стопроцентный «входной контроль»: гораздо проще сразу определить непригодный для использования транзистор, чем потом искать его в неработающей конструкции.

    Хотя многие авторы современных книг и статей категорически не рекомендуют использовать детали неизвестного происхождения, достаточно часто эту рекомендацию приходится нарушать. Ведь не всегда можно пойти в магазин и купить нужную запчасть. В связи с такими обстоятельствами необходимо проверить каждый транзистор, резистор, конденсатор или диод.Далее мы сосредоточимся в основном на тестировании транзисторов.

    Любительские транзисторы обычно тестируют старым аналоговым авометром.

    Проверка транзисторов мультиметром

    Большинству современных радиолюбителей знаком универсальный прибор, называемый мультиметром. С его помощью можно измерять постоянные и переменные напряжения и токи, а также сопротивление проводников постоянному току. Один из пределов измерения сопротивления предназначен для «непрерывности» полупроводников.Как правило, в этом положении возле переключателя рисуется символ диода и звучащего динамика.

    Перед проверкой транзисторов или диодов убедитесь, что само устройство находится в исправном состоянии. В первую очередь посмотрите на индикатор заряда батареи, при необходимости немедленно замените батарею. При включении мультиметра в режиме «звонка» полупроводников на экране индикатора должна появиться единица старшего разряда.

    Затем проверьте исправность, зачем их соединять: на индикаторе появятся нули, раздастся звуковой сигнал.Это не напрасное предупреждение, так как обрыв провода в китайских щупах — довольно частое явление, и об этом нельзя забывать.

    Для радиолюбителей и профессиональных инженеров-электронщиков старшего поколения такой жест (тест щупов) выполняется автоматически, потому что при использовании стрелочного тестера каждый раз при переходе в режим измерения сопротивления приходилось выставлять стрелку до нулевого деления шкалы.

    После того, как эти проверки будут выполнены, вы можете приступить к проверке полупроводников, — диодов и транзисторов.Обратите внимание на полярность напряжения на щупах. Отрицательный полюс находится на розетке с надписью «COM» (общий), на розетке с надписью VΩmA положительный. Чтобы не забыть об этом во время измерения, вставьте в это гнездо красный щуп.

    Рисунок 1. Мультиметр

    Это замечание не такое праздное, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что у стрелочных авометров (AmpereVoltOmmeter) в режиме измерения сопротивления положительный полюс измеряемого напряжения находится на гнезде с маркировкой «минус» или «общий», ну с точностью до наоборот, по сравнению с цифровым мультиметром.Хотя цифровые мультиметры в настоящее время используются все чаще, стрелочные тестеры все еще используются и в некоторых случаях дают более надежные результаты. Об этом будет сказано ниже.

    Рисунок 2. Циферблатный индикатор

    Что показывает мультиметр в режиме «дозвон»

    Тест диодов

    Самым простым полупроводниковым элементом является тот, который содержит только один P-N-переход. Основное свойство диода — односторонняя проводимость. Следовательно, если положительный полюс мультиметра (красный щуп) подключить к аноду диода, то на индикаторе появятся числа, показывающие прямое напряжение на P-N переходе в милливольтах.

    Рисунок 3

    Для кремниевых диодов это будет порядка 650-800 мВ, а для германиевых диодов 180-300, как показано на рисунках 4 и 5. Таким образом, по показаниям прибора можно определить полупроводниковый материал, из которого изготовлен диод. Следует отметить, что эти цифры зависят не только от конкретного диода или транзистора, но и от температуры, при увеличении на 1 градус прямое напряжение падает примерно на 2 милливольта.Этот параметр называется температурным коэффициентом напряжения.

    Рисунок 4

    Рисунок 5

    Если после этой проверки щупы мультиметра подключить с обратной полярностью, то на индикаторе прибора отобразится единица в наивысшем порядке. Такие результаты будут, если диод исправен. В этом весь метод тестирования полупроводников: в прямом направлении сопротивление ничтожно мало, а в обратном — почти бесконечно.

    Если диод «пробит» (закорочены анод и катод), то, скорее всего, будет слышен звуковой сигнал, причем в обоих направлениях. В случае, если диод «открыт», как бы вы не меняли полярность подключения щупов, на индикаторе будет гореть один.

    Тест транзистора

    В отличие от диодов, транзисторы имеют два P-N перехода и структуры P-N-P и N-P-N, причем последнее встречается гораздо чаще. С точки зрения тестирования с помощью мультиметра, транзистор можно рассматривать как два диода, соединенных последовательно встречно, как показано на рисунке 6.Таким образом, проверка транзисторов сводится к «звону» переходов база — коллектор и база — эмиттер в прямом и обратном направлениях.

    Следовательно, все, что было сказано чуть выше о тесте диодов, полностью справедливо и для исследования транзисторных переходов. Даже показания мультиметра будут такими же, как у диода.

    Рисунок 6

    На рисунке 7 показана полярность включения прибора в прямом направлении для «звонка» транзистора база-эмиттер структуры N-P-N: положительный щуп мультиметра подключается к выводу базы.Для измерения перехода база — коллектор отрицательную клемму прибора следует подключить к выходу коллектора. В данном случае номер на табло был получен при наборе номера эмиттера база-база транзистора КТ3102А.

    Рисунок 7

    Если транзистор оказывается структурой типа P-N-P, то минусовой (черный) щуп устройства следует подключить к базе транзистора.

    Попутно следует «прозвонить» секцию коллектор-эмиттер.У исправного транзистора практически бесконечное сопротивление, что символизирует единицу высшей категории индикатора.

    Иногда случается, что переход коллектор — эмиттер обрывается, о чем свидетельствует звук мультиметра, хотя переходы база — эмиттер и база — коллектор «звенят» как будто нормально!

    Производится так же, как и цифровой мультиметр, но не следует забывать, что полярность в режиме омметра противоположна полярности в режиме измерения постоянного напряжения.Чтобы не забыть об этом в процессе измерения, красный щуп прибора должен быть включен в гнездо со знаком «-», как показано на Рисунке 2.

    Авометры

    , в отличие от цифровых мультиметров, не имеют «звенящего» режима полупроводников, поэтому в этом плане их показания заметно различаются в зависимости от конкретной модели. Здесь уже приходится полагаться на собственный опыт, полученный в процессе работы с устройством. На рисунке 8 показаны результаты измерений с помощью тестера TL4-M.

    Рисунок 8

    На рисунке показано, что измерения проводятся при пределе * 1 Ом. В этом случае лучше ориентироваться на показания не шкалы измерения сопротивления, а верхней равномерной шкалы. Видно, что стрелка находится в области рисунка 4. Если измерения проводятся на пределе * 1000 Ом, то стрелка будет между числами 8 и 9.

    По сравнению с цифровым мультиметром, авометр позволяет более точно определять сопротивление секции база-эмиттер, если эта секция зашунтирована резистором с низким сопротивлением (R2_32), как показано на Рисунке 9.Это фрагмент схемы выходного каскада усилителя ALTO.

    Рисунок 9

    Все попытки измерить сопротивление участка база — эмиттер с помощью мультиметра приводят к звуку динамика (короткое замыкание), так как сопротивление 22 Ом воспринимается мультиметром как короткое замыкание. Аналоговый тестер при пределе измерения * 1Ω показывает некоторую разницу при измерении перехода база-эмиттер в обратном направлении.

    Еще один приятный нюанс при использовании стрелочного тестера можно обнаружить, если измерения проводить на пределе * 1000Ω.При подключении щупов, конечно, соблюдая полярность (для транзистора структуры NPN положительный вывод прибора на коллекторе, минус на эмиттере) стрелка прибора не двигается, оставаясь на бесконечности на отметка шкалы.

    Если сейчас прорезать указательный палец, как бы проверяя нагрев утюга, и замкнуть этим пальцем выводы цоколя и коллектора, то стрелка прибора переместится, указывая на уменьшение сопротивления эмиттера. -коллекторная секция (транзистор приоткроется).В некоторых случаях этот прием позволяет проверить транзистор, не выпаривая его из схемы.

    Этот метод наиболее эффективен при проверке составных транзисторов, например CT 972, CT973 и др. Не следует забывать, что составные транзисторы часто имеют защитные диоды, подключенные параллельно переходу коллектор-эмиттер и с обратной полярностью. Если транзистор структуры N-P-N, то катод защитного диода подключается к его коллектору.К таким транзисторам можно подключать индуктивную нагрузку, например обмотки реле. Внутренняя структура составного транзистора показана на рисунке 10.

    Рисунок 10

    В технике и любительской практике часто используются полевые транзисторы. Такие устройства отличаются от обычных биполярных транзисторов тем, что они управляют выходным сигналом с помощью управляющего электрического поля. Особенно часто используются полевые транзисторы с изолированным затвором.

    Английский термин для обозначения таких транзисторов — MOSFET, что означает «металлооксидный полупроводниковый транзистор с полевым управлением».В отечественной литературе эти устройства часто называют МОП или МОП-транзисторами. В зависимости от технологии изготовления такие транзисторы могут быть n- или p-канальными.

    Транзистор n-канального типа состоит из кремниевой подложки с p-проводимостью, n-областей, полученных путем добавления примесей к подложке, диэлектрика, изолирующего затвор от канала, расположенного между n-областями. Контакты (исток и сток) подключены к n-регионам. Под действием источника питания ток может течь от истока к стоку через транзистор.Величина этого тока регулируется изолированной заслонкой устройства.

    При работе с полевыми транзисторами необходимо учитывать их чувствительность к воздействию электрического поля. Следовательно, они должны храниться с закороченными фольгой выводами, а перед пайкой необходимо закоротить провода проволокой. Полевые транзисторы необходимо паять с помощью паяльной станции, обеспечивающей защиту от статического электричества.

    Прежде чем приступить к проверке исправности полевого транзистора, необходимо определить его распиновку.Часто на импортные устройства наносятся метки, определяющие соответствующие выводы транзистора.

    Буква G — затвор устройства, буква S — исток, а буква D — сток.

    Если распиновка на устройстве отсутствует, нужно посмотреть ее в документации к этому устройству.

    Схема испытания полевых транзисторов n-канального типа с помощью мультиметра

    Перед проверкой исправности полевого транзистора необходимо иметь в виду, что в современных радиокомпонентах MOSFET есть дополнительный диод между стоком и истоком.Этот элемент обычно присутствует на принципиальной схеме устройства. Его полярность зависит от типа транзистора.

    По общим правилам процедуру следует начинать с определения работоспособности самого измерительного прибора. Убедившись, что он работает правильно, приступают к дальнейшим измерениям.

    Выводы:

      Полевые транзисторы
    1. MOSFET широко используются в инженерной и любительской практике.
    2. Проверка работоспособности таких транзисторов может быть проведена с помощью мультиметра, следуя определенной методике.
    3. Проверка полевого транзистора с каналом p-типа мультиметром осуществляется так же, как и для транзистора с каналом n-типа, за исключением того, что следует поменять полярность проводов мультиметра.

    Видео о том, как проверить полевой транзистор

    Для проверки транзисторов существует множество специализированных тестеров, измерителей и подобных дорогих приборов. В нем рассказывается о том, как доступное устройство проверяет работоспособность или определяет цель выводов.Имеющийся на некоторых моделях специальный разъем для подключения транзистора позволяет снять его характеристики, но для проверки работоспособности достаточно двух щупов со шнурами. Черный провод подключается к COM-входу мультиметра, а красный — к разъему для измерения сопротивления. Включен режим измерения диодов, либо режим измерения сопротивления на пределе 2000 Ом.

    Важно иметь представление об устройстве и принципе работы испытуемого транзистора и иметь доступ к справочным материалам.

    Транзистор — это полупроводниковый электронный компонент для преобразования тока в усилителе, когда большой выходной сигнал изменяется пропорционально малому входному или ключевому, когда транзистор полностью открыт или закрыт, в зависимости от наличия входного сигнала, режимов. Что касается технологии изготовления, их можно разделить на биполярные и полевые радиоэлементы. Биполярные компоненты имеют прямую (p-n-p) или обратную (n-p-n) проводимость. Полевые устройства могут быть n-го или p-типа, с изолированным или интегрированным каналом.

    Проверка исправности конкретного транзистора требует определенных знаний в области электроники. Достаточно просто прозвонить выводы транзистора как электрическую цепь, чтобы убедиться, что транзистор исправен. К COM-входу устройства подключается зонд с черным проводом. Красный провод подключается ко входу измерения сопротивления.

    Как проверить биполярный транзистор мультиметром

    Проверка биполярного транзистора мультиметром позволяет выявить неисправный компонент или определить расположение выводов (коллектор K, эмиттер E и база B).Чтобы знать, как проверить работоспособность, необходимо представить аналог схемы транзистора в виде двух встречных (p-n-p) или обратно (n-p-n) диодов со средней точкой, эквивалентной выводу базы. А два оставшихся идентичны выводам эмиттера и коллектора. У транзисторов с прямой проводимостью катоды («палочки» по схеме) подключаются в основании, а аноды («стрелки») — с обратной проводимостью. Когда красный (плюсовой провод) подключен к аноду диода, а черный — к катоду, тестер покажет какое-то значение на индикаторе.Если он очень маленький, значит, мерный диод сломан. А если он очень большой, то диод в обрыве.

    Нормальные значения сопротивления эмиттерного или коллекторного перехода находятся в пределах 0,4 — 1,6 кОм в зависимости от конкретного транзистора. Путем сопряжения выводов транзистора с щупами мультиметра определяются пары выводов «B-E» и «B-K». Сопротивление перехода KE всегда очень высокое. Если пара не расположена или сопротивление перехода коллектор-эмиттер небольшое, значит, транзистор не работает.Стоит учесть, что сопротивление коллектора к базе всегда меньше переходного сопротивления БЭ, что поможет определить распиновку рабочей части.

    Сказанное выше верно как при проверке транзистора прямой проводимости, так и конструкции транзистора n-p-n. В последнем случае измерения производятся при подключении проводов тестера с обратной полярностью.

    Как проверить полевой транзистор

    Для полевых транзисторов выходы называются сток (C), исток (I) и затвор (Z).Несмотря на то, что физика работы отличается от биполярной, при проверке исправности также можно использовать диодный эквивалент схемы.

    Схема проверки полевого транзистора p-типа аналогична проверке p-n-p. Перед проверкой необходимо подключить все выводы, чтобы разрядить емкость переходов. Сопротивление при подключении щупов к парам клемм «C, Z» и «I, Z» должно быть показано только в одном направлении. Подключаем черный щуп к клемме «С», а красный — к клемме «И».Необходимо запомнить указанное значение сопротивления (400-700 Ом). После этого на секунду подключаем красный провод к шторке, тем самым открывая переход. После этого измерьте переходное сопротивление. Его уменьшение свидетельствует о частичном открытии транзистора. Теперь также подключаем черный провод к клемме «Z» и замыкаем переход. Восстановление исходного значения переходного сопротивления свидетельствует о исправности радиодетали. Отличие проверки полевого оператора n-типа только в изменении полярности подключения щупов прибора.

    При тестировании полевых транзисторов с изолированным затвором проверяется отсутствие проводимости между затвором и истоком. Затем совмещаем источник со шторкой. На разряженном транзисторе появится двусторонняя проводимость. Детали обогащенного типа будут иметь одностороннюю проводимость.

    Мультиметр для проверки составного транзистора

    Как проверить транзистор Дарлингтона? Вы можете проверить составной транзистор так же, как биполярный цифровой мультиметр с проверкой целостности транзистора в режиме проверки диодов.Единственное отличие — постоянное напряжение на паре выводов B-E должно составлять 1,2-1,4 вольта. Если существующее устройство не может предоставить это, проверка невозможна. И тогда лучше использовать элементарный пробник с аккумулятором на 12 В, включенным в базу резистором 22 кОм и автомобильной лампочкой на 5 Вт. Далее подключаем «минус» источника к эмиттеру, а коллектор подключаем к лампе. Второй вывод лампы включен в «плюс» АКБ. Если подключить резистор к плюсовому выводу, лампа загорится.Теперь переключаем резистор на «плюс» — лампочка гаснет. Это означает, что тестируемый транзистор исправен.

    Как проверить транзистор без испарения с проводки

    Вы можете проверить транзистор мультиметром после проверки цепи, чтобы определить вероятное короткое замыкание выводов проверяемого элемента с помощью резисторов с низким сопротивлением. Если таковые обнаружатся, деталь придется снять для осмотра. В противном случае проверка выполняется описанными выше методами, но надежность тестирования будет небольшой.Иногда достаточно припаять вывод базы.

    Полевые транзисторы лучше проверять отдельно от платы. Они очень чувствительны к статическому электричеству, поэтому вам необходимо использовать антистатический браслет.

    Как проверить транзистор без мультиметра

    Проверить транзистор без использования мультиметра не всегда возможно. Использование лампочек и источников питания при измерениях с большой вероятностью может повредить проверяемый элемент.

    Проверить биполярный транзистор можно с помощью простейшего элемента управления 4.Аккумулятор 5 В, «минус» которого подключен к лампочке от фонарика. Попарно подключите «плюс» и второй контакт лампы к клеммам. Если лампа не загорается при подключении любой полярности к Пара «КЕ», переход рабочий. Подключаем через ограничивающий резистор «плюс» к «В». Подключаем лампу по очереди к клеммам «Е» или «К» и проверяем эти переходы. Проверить транзистор другая конструкция, меняем полярность подключения.

    Для проверки транзисторов эффективно использовать самодельные устройства, схемы которых достаточно доступны.

    Это относительно новый тип транзистора, который управляется не электрическим током, как в биполярных транзисторах, а электрическим напряжением (полем), о чем свидетельствует английская аббревиатура MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor или metal- оксидно-полупроводниковый полевой транзистор), в русской транскрипции этот тип обозначается как MOS (металл-оксид-полупроводник) или MIS (металл-диэлектрик-полупроводник).

    Отличительной конструктивной особенностью полевых транзисторов является с изолированным затвором (вывод аналогичен таковому у биполярных транзисторов), MOSFET также имеет сток и исток, аналоги коллектора и эмиттера для биполярных.

    Существует еще более современный тип IGBT, в русской транскрипции IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), гибридный тип, где МОП-транзистор с n-переходным транзистором управляет базой биполярного транзистора, и это позволяет использовать преимущества обоих типов : скорость, почти как в поле, и большой электрический ток через биполярный с очень малым падением напряжения на нем при открытой заслонке, с очень высоким напряжением пробоя и большим входным сопротивлением .

    Полевики находят широкое применение в современной жизни, и если говорить о сугубо бытовом уровне, то это всевозможные блоки питания и регуляторы напряжения от компьютерной техники и всевозможных электронных гаджетов до другой, более простой, бытовой техники — стиральной. , посудомоечные машины, миксеры, кофемолки, пылесосы, различные осветители и другое вспомогательное оборудование. Конечно, что-то из всего этого разнообразия иногда дает сбой и возникает необходимость выявить конкретную неисправность.Сама распространенность этого типа деталей вызывает вопрос:

    Как проверить полевой транзистор мультиметром?

    Перед любой проверкой полевого транзистора необходимо понять назначение и маркировку его выводов:

    • G (затвор) — заслонка, D (сток) — сток, S (исток) — исток

    Если маркировки нет или она не читается, необходимо будет найти паспорт (dataship) изделия с указанием назначения каждого вывода , причем выводов может быть не три, а больше, это значит, что выводы связаны между собой внутренне.

    А еще нужно подготовить мультиметр : подключить красный щуп к плюсу, соответственно черный к минусу, переключить прибор в режим проверки диодов и касаться друг друга щупами, мультиметр покажет «0» или «короткое замыкание». цепь », разомкните щупы, мультиметр покажет« 1 »или« сопротивление бесконечной цепи »- прибор исправен. О исправном аккумуляторе в мультиметре говорить не приходится.

    Подключение щупов мультиметра указано для проверки n-канального полевого транзистора, описание всех тестов также для n-канального типа, но если внезапно встречается более редкий полюс поля p-канала, то щупы должны быть поменялись местами.Понятно, что в первую очередь задача оптимизации процесса проверяет, чтобы вам приходилось как можно меньше паять и паять детали, поэтому вы можете увидеть, как проверить транзистор без пайки, в этом видео:

    Проверка поля без полива

    Предварительно, может помочь определить, какую деталь нужно более точно проверить и, возможно, заменить.

    Когда полевой транзистор звенит, но не испаряется, необходимо отключить тестируемое устройство от сети и / или источника питания, вынуть батареи или батареи (если они есть) и продолжить испытание.

    1. Черный зонд на D, красный на S, показания мультиметра около 500 мВ (милливольт) или более, скорее всего, работают, показание 50 мВ является подозрительным, если показание менее 5 мВ с большей вероятностью быть неисправным.
    2. Черный на D и красный на G: большая разница потенциалов (до 1000 мВ и даже выше), скорее всего, сработает, если мультиметр показывает близко к шагу 1, то это подозрительно, маленькие числа (50 мВ или меньше) , и близко к первому шагу — весьма неполноценно.
    3. Черный на S, красный на G: около 1000 мВ и выше — скорее рабочий, близко к первой точке — подозрительно меньше 50 мВ и совпадает с предыдущими показаниями — видимо неисправен полевой транзистор.

    Проверка показала ли предварительно неисправность по всем трем точкам? Необходимо припаять деталь и перейти к следующему шагу:

    Проверка полевого транзистора мультиметром

    Включает подготовку для мультиметра (см. Выше).Обязательно снимайте статическое напряжение с себя, а накопленный заряд с полевого оператора, иначе можно просто «убить» себе отлично работающую деталь. Статическое напряжение можно снять самостоятельно с помощью антистатической манжеты, накопившийся заряд снимается закорачиванием всех выводов транзистора.

    В первую очередь нужно учесть, что практически все полевые транзисторы имеют предохранительный диод между истоком и стоком, поэтому начинаем проверку с этих выводов.

    1. Красный датчик на S (исток), черный на D (сток): показания мультиметра в районе 500 мВ или немного выше — в порядке, черный датчик на S, красный на D, показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» — байпасный диод в порядке.
    2. Черный на S, красный на G: мультиметр «1» или «бесконечное сопротивление», нормальный, одновременно заряжает затвор положительным зарядом, открывает транзистор.
    3. Не снимая черный щуп переносим красный на D, по открытому каналу течет ток, мультиметр что-то показывает (не «0» и не «1»), щупы меняем местами: показания примерно одинаковые — норма.
    4. Красный щуп на D, черный на G: показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление» являются нормой, при этом они разряжали шторку и закрывали транзистор.
    5. Красный остается на D, черный датчик на S, показания мультиметра «1» или «бесконечное сопротивление». Щупы меняем местами, показания мультиметра в районе 500 мВ и выше — это норма.

    Заключение проверки: пробоев между электродами (выводами) нет, затвор срабатывает небольшим (менее 5В) напряжением на щупах мультиметра, транзистор исправен.

    Тест IGBT (IGBT) с помощью мультиметра

    Не будем повторять подготовку мультиметра.

    Транзистор IGBT имеет следующие выводы:

    • Г (вентиль) — заслонка, К (С) — коллектор, Э (Э) — эмиттер

    Начинаем звонить:

    Заключение: по результатам проверки товар в хорошем состоянии.

    Печать

    Самый быстрый и эффективный способ проверить исправность транзисторов — это проверить (вызвать) его переходы мультиметром, хотя в некоторых случаях это не дает 100% гарантии, но об этом ниже.

    Итак, как проверить транзистор мультиметром.

    Транзистор можно представить в виде двух диодов, включенных в обратном направлении (p-n-p — прямой) и в обратном (n-p-n — обратном) направлении. На принципиальных схемах структура транзисторов обозначена стрелкой эмиттерного перехода. Если стрелка направлена ​​на базу, то это p-n-p структура, а если от базы, то это транзистор n-p-n структуры. Смотреть фотографии

    Для проверки pnp транзистора мультиметром отрицательным щупом (черный) прикасаемся к выводу базы, а положительным (красный) поочередно касаемся выводами коллектора и эмиттера.Если транзистор исправен, то падение напряжения в тестовом режиме (звон) в милливольтах будет в пределах 500 — 1200 Ом и разница этих значений должна быть небольшой. После этого меняем щупы местами, мультиметр не должен показывать падения. Далее проверяем коллектор — эмиттер в обе стороны (меняя местами щупы), здесь тоже не должно быть никаких значений.

    Тестирование транзисторов N-P-N с помощью мультиметра идентично, с той лишь разницей, что мультиметр должен показывать падение напряжения на переходах, когда плюсовой щуп касается базы транзистора, а черный — попеременно коллектор и эмиттер.

    Посмотрите небольшой видеоролик о проверке транзистора мультиметром.

    Вначале я упомянул, что в некоторых случаях такая проверка может дать ложное заключение. Бывает при ремонте телевизора, при проверке мультиметром впаянного транзистора все переходы показывают нормальные значения, но в схеме не работает. Выявить это можно только заменой.

    Составной транзистор проверяется путем вставки в отверстия на панели мультиметра или другого прибора.Для этого нужно узнать, что это за проводимость, и затем вставить его, не забывая переключать тестер в соответствующее положение.

    Вы можете проверить силовой транзистор, а также строчные, тем же методом, исследуя переходы BK, BE, KE, но поскольку в этих транзисторах в большинстве случаев есть встроенные диоды (KE) и сопротивление (BE ) Все это нужно учитывать. С незнакомым элементом лучше посмотреть его даташит.

    Как проверить на плате

    Аналогичным образом можно проверить транзистор на плате, но в некоторых случаях резисторы с низким сопротивлением, дроссели или трансформаторы, установленные рядом в жгуте проводов, могут выдавать ложные значения.Поэтому лучше иметь специальные инструменты, предназначенные для таких проверок, например ESR-mikro v4.0.

    Проверить биполярный транзистор без пайки можно ESR-mikro v4.0

    Полевая проверка

    Исправность полевого транзистора оценить сложно, а если с мощным он полностью безопасен, то с маломощным сложнее. Дело в том, что эти элементы управляются затвором напряжения и легко проникают статическим напряжением.

    Работоспособность полевых транзисторов проверяют с осторожностью, желательно на антистатическом столе с антистатическим браслетом на руке (хотя по большей части это относится к элементам малой мощности).

    Сами переходы покажут бесконечное сопротивление, но как видно из предложенного выше сильноточного полевого транзистора, диод есть, это можно проверить. Признак того, что короткого замыкания нет — уже хороший знак.

    Переводим прибор в режим «звона» диодов и вводим полевой тр-тор в режим насыщения. Если он N-образный, то минусом касаемся стока, а плюсом — шторки. Должен открыться рабочий транзистор. Далее положительный, не взяв отрицательный, переводим в источник, мультиметр покажет какое-то сопротивление.Далее нужно заблокировать радиочасть. Не снимая «плюс» с истока, минус нужно дотронуться до шторки и вернуть на сток. Транзистор будет заблокирован.

    Для элементов P-типа датчики меняются местами.

    Facebook

    Твиттер

    В контакте с

    Google+

    Дополнительно

    Нужно разместить на микросхеме миллиарды транзисторов? Let AI Do It

    Искусственный интеллект теперь помогает разрабатывать компьютерные микросхемы, в том числе те, которые необходимы для запуска самого мощного кода ИИ.

    Набросок компьютерной микросхемы является одновременно сложным и запутанным делом, требующим от дизайнеров размещения миллиардов компонентов на поверхности размером меньше ногтя. Решения на каждом этапе могут повлиять на конечную производительность и надежность микросхемы, поэтому лучшие разработчики микросхем полагаются на многолетний опыт и с трудом добытые ноу-хау, чтобы разрабатывать схемы, которые обеспечивают максимальную производительность и энергоэффективность наноскопических устройств. Предыдущие попытки автоматизировать проектирование микросхем в течение нескольких десятилетий практически не увенчались успехом.

    Но недавние достижения в области искусственного интеллекта позволили алгоритмам изучить некоторые темные искусства, связанные с проектированием микросхем. Это должно помочь компаниям составлять более эффективные и эффективные чертежи за гораздо меньшее время. Важно отметить, что этот подход также может помочь инженерам совместно разрабатывать программное обеспечение ИИ, экспериментируя с различными настройками кода вместе с различными схемами, чтобы найти оптимальную конфигурацию обоих.

    В то же время рост ИИ вызвал новый интерес ко всевозможным новым конструкциям микросхем.Современные микросхемы становятся все более важными практически для всех секторов экономики, от автомобилей до медицинских устройств и научных исследований.

    Производители микросхем, включая Nvidia, Google и IBM, все тестируют инструменты искусственного интеллекта, которые помогают размещать компоненты и проводку на сложных микросхемах. Такой подход может встряхнуть индустрию микросхем, но он также может внести новые инженерные сложности, потому что тип применяемых алгоритмов может иногда вести себя непредсказуемым образом.

    В Nvidia главный научный сотрудник Хаосин «Марк» Рен тестирует, как концепция искусственного интеллекта, известная как обучение с подкреплением, может помочь расположить компоненты на кристалле и как соединить их вместе.Подход, который позволяет машине учиться на опыте и экспериментах, стал ключом к некоторым важным достижениям в области ИИ.

    «Вы можете разрабатывать микросхемы более эффективно».

    Хаосин «Марк» Рен, главный научный сотрудник, Nvidia

    Инструменты искусственного интеллекта, которые Рен тестирует, исследуют различные конструкции микросхем в моделировании, обучая большую искусственную нейронную сеть распознавать, какие решения в конечном итоге приводят к созданию высокопроизводительного чипа. Рен говорит, что такой подход должен вдвое сократить инженерные усилия, необходимые для производства микросхемы, и в то же время производить микросхему, которая по своим характеристикам не уступает разработанной человеком, либо превосходит ее.

    «Вы можете проектировать микросхемы более эффективно», — говорит Рен. «Кроме того, это дает вам возможность исследовать больше пространства для дизайна, а это значит, что вы можете создавать более совершенные чипы».

    Nvidia начинала с производства видеокарт для геймеров, но быстро увидела потенциал тех же чипов для запуска мощных алгоритмов машинного обучения, и теперь она является ведущим производителем высокопроизводительных чипов AI. Рен говорит, что Nvidia планирует вывести на рынок чипы, созданные с использованием ИИ, но отказался сказать, как скоро. По его словам, в более отдаленном будущем «вы, вероятно, увидите большую часть чипов, разработанных с использованием ИИ.

    Обучение с подкреплением наиболее широко использовалось для обучения компьютеров игре в сложные игры, включая настольную игру го, со сверхчеловеческими способностями, без каких-либо явных инструкций относительно правил игры или принципов хорошей игры. Он перспективен для различных практических приложений, включая обучение роботов захвату новых объектов, летающие истребители и алгоритмическую торговлю акциями.

    2. Учебное пособие по Multisim с использованием схемы на биполярном транзисторе — моделирование и проектирование схемы с использованием Multisim 1.0 документация

    Обновлено 10 февраля 2014 г.

    Это краткое руководство для обучения студентов ELEC 2210, как используйте Multisim для моделирования схемы биполярного транзистора. Написано так, что никаких предварительных знаний Multisim не требуется.

    Мой опыт преподавания SPICE и Multisim в ELEC2210 это живые уроки, сделанные в классе оказался самым эффективным по сравнению с письменными учебниками и видеоуроками, и это то, на что мы будем полагаться в более поздней части этого класса для КМОП схем.Я все равно предоставлю встроенные скриншоты в примечаниях к соответствующим главам.

    С Multisim нет бесплатной версии, это затрудняет обучение в классе. Если вы приобрели студенческую версию, вы можете принести свой ноутбук. к классу.

    Multisim доступен в ECE 308 и 310 компьютерных лабораторий с драйверами Элвиса. Также имеется в подвале. колледж инженерных компьютерных лабораторий, он может не иметь водители Элвиса. Это, вероятно, означает, что все другие инженерные компьютерные лаборатории должны тоже есть, эл.г. в лабораториях Shelby или Aerospace.

    Это в некоторых случаях проще в использовании, чем другие тренажеры на базе SPICE, например Перец, но может быть труднее использовать в других случаях. Одна практическая причина использования Multisim в том, что он поддерживает моделирование виртуальных инструментов, который будет полезен как новые лаборатории 2210 используют новый прототип NI ELVIS II + печатная плата.

    2.1. Цель

    1. Введение в использование Multisim для SPICE-подобного моделирования схем
    2. Схема захвата
    3. Схема анализа с примерами развертки по постоянному току
    4. Вложенные развертки (используйте источник 2)
    5. Проверка вывода с помощью графического принтера
    6. Редактирование параметров модели биполярного транзистора
    7. Общие сведения о ВАХ биполярного транзистора

    2.2. Требуемые предыдущие учебные пособия по Multisim

    Нет.

    2.3. Начало работы

    Сначала запустите Multisim из программ — это зависит от конфигурация вашего ПК, ниже приведен пример запуска Multisim:

    Рисунок 1: запуск Multisim

    Среда разработки должна появиться следующим образом:

    Новый файл дизайна со значением по умолчанию «Дизайн 1» создается с помощью пустой лист схемы, также называемый «Проект 1». Слева находится панель навигации.

    Обратите внимание на панели инструментов стандартных компонентов, панель инструментов виртуальных компонентов и панели инструментов виртуальных инструментов. В учебных целях мы сначала будем использовать виртуальные компоненты. К сожалению, по умолчанию панель виртуальных компонентов не отображается, поэтому нам понадобится чтобы включить это следующим образом:

    Эти панели инструментов пригодятся при размещении компонентов и сэкономят много времени. набор текста, прокрутка, поиск и нажатие.

    2.4. Схема захвата

    2.4.1. Размещение компонентов

    2.4.1.1. Реальные и виртуальные компоненты

    Любая деталь, которую можно разместить на схеме, называется компонентом. Есть как настоящие, так и виртуальные компоненты:

    • реальный компонент привязан к детали, которую вы можете купить, и у них есть свойства, которые нельзя изменить, например бета транзистора. У них также есть известный и фиксированный физический размер, который будет важно учитывать, если мы собираемся построить печатную плату (PCB). Нам понадобится использовать реальный компонент, когда моделирование схемы с помощью детали, которую мы используем в физической лаборатории, например.г. 2N3904 биполярный транзистор.
    • виртуальный компонент предназначен только для моделирования. Например, виртуальный транзистор может иметь любую бета-версию, например 100, 200 или 10, или 4.2210 — это нам так и хочется. Мы можем моделировать конструкции с непрерывными даже гипотетическими значениями параметры. Виртуальный компонент также особенно полезен для обучение и преподавание, поскольку мы можем использовать упрощенные параметры модели, чтобы облегчить сравнение между теория первого порядка и схемотехническое моделирование.
    2.4.1.2. Процедуры

    Обычно можно использовать панель инструментов компонента для поиска компонентов. Для этого урока воспользуемся панелью инструментов виртуального компонента.

    Давайте теперь разместим несколько компонентов, чтобы мы могли смоделировать выходные кривые биполярного транзистора.

    1. Поместите виртуальный транзистор NPN следующим образом:

      Рисунок 4. Размещение виртуального NPN-транзистора

      .
    2. Поместите источник постоянного тока, который мы будем использовать для подачи базового тока, следующим образом:

      Рисунок 5: разместить базовый источник тока

      В последней версии Multisim удалено «VIRTUAL» из названия виртуальные части.Снимок сделан с предыдущей версии.

    3. Поместите источник постоянного напряжения, который мы будем использовать для установки напряжения коллектор-эмиттер VCE, как показано ниже:

      Рисунок 6. Поместите источник постоянного напряжения VCE

    4. И последнее, но не менее важное: разместить следующим образом:

      Рисунок 7: Заземление

    5. Выберите и перемещайте компоненты по своему вкусу.

      1. Щелкните отдельный компонент, чтобы выбрать его.Esc, чтобы отменить выбор.
      2. Удерживайте Shift, затем щелкните, чтобы выбрать несколько компонентов.

    Источник напряжения постоянного тока — это источник постоянного тока в Multism

    Источник постоянного напряжения на самом деле называется источником постоянного тока. если ты воспользовавшись функцией поиска и набрав источник постоянного напряжения, поиск будет не вернули никакого результата.

    Всегда кладите землю!

    Земля находится под Power_sources в Multisim. Как и другие симуляторы схем на основе SPICE, обязательно иметь надлежащее заземление, которое является ориентиром для всех смоделированные узловые напряжения.Эта земля известна как узел 0 в большинстве симуляторов на основе SPICE.

    2.4.2. Электропроводка

    Электромонтаж очень прост и особенно сложно в Multisim. Шанс в том, что вы сначала найдете проводку проще или проще, чем другие программы, которые вы использовали раньше, по крайней мере для простые схемы. Когда курсор находится рядом с неподключенным концом любого компонента, он превратится в маленькую черную точку соединения и перекрестие. Щелчок на конце компонента запускает проводку.Переместите курсор туда, куда вы хотите его подключить. Прокладка провода по умолчанию автоматический, но возможна ручная настройка.

    Очень важным ограничением является то, что один из двух выводов или концов компонентов, которые вы пытаетесь провода вместе должны быть неподключенными . Если оба контакта подключены, что может легко произойти, вы столкнетесь с проблемой того, что существующие соединения сломан по мере добавления новой проводки. Я воспользовался проблема в течение 3 минут после первого изучения Multisim, весна 2011 г., при оценке Multisim и NI Elvis для нашего потенциального обновления лаборатории ECE.К счастью, решение было найдено, и мы его адрес в другом руководстве. Сейчас я хочу тебя чтобы знать об этой проблеме, если вы с ней столкнетесь.

    Чтобы решить проблему, рекомендую на всегда найти и сначала нажмите на клемму неподключенного компонента для подключения .

    Подключите компоненты вместе следующим образом:

    Рисунок 8: Схема для моделирования выходной кривой принудительного IB

    2.4.3. Используйте лучшие сетевые имена

    Хорошая практика моделирования схем состоит в том, чтобы обозначать узлы схемы (цепи) осмысленно.По умолчанию все узлы именуются численно или с некоторыми условности понимаются только сама программа. В этом случае мы хотим переименовать базовый узел b и узел-сборщик c. Таким образом, позже мы можем ссылаться на базовое напряжение через v (b) в выражениях, так что мы не нужно помнить, что узел 2 является базовым узлом. Позже в сложных логических элементах CMOS, где у нас может быть 20 или 30 цепей, это не будет можно даже попытаться запомнить значения всех сетей по номерам.

    Лучший способ просмотреть всю информацию о сетях — это перейти на вкладку «Сети» в в виде электронной таблицы, как показано ниже:

    Рисунок 9: вид сетей в виде таблицы

    Просто щелкните имя сети, чтобы внести изменения, включая имя и цвет.Изменение цвета понадобится позже. А пока давайте просто изменим имя следующим образом:

    Рисунок 10: процедуры изменения имени сети

    Ваша схема теперь выглядит так:

    Рисунок 11: Схема со значимыми именами цепей

    2.4.4. Изменить значения компонентов

    Часто необходимо изменить значения компонентов по умолчанию. Например, параметры модели транзистора должны быть изменено, о чем мы поговорим подробнее ниже. На данный момент мы замечаем значение по умолчанию для текущего источника, который мы используем. для привода базы — 1А, что многовато для большинства, если не для всех транзисторы.Давайте для начала изменим это значение на 1uA. Как правило, двойной щелчок по компоненту открывает окно для изменение значений его свойств. Попробуйте это на базе текущего источника:

    Рисунок 12: Схема с понятными именами цепей для базового тока 1 мкА

    Давайте использовать параметры модели транзистора по умолчанию, чтобы продолжить I-V моделирование. Мы скоро вернемся к модели транзистора.

    2.4.5. Общее редактирование

    Большая часть обычных привязок клавиш редактирования в другие компьютерные программы будут работать в Multisim, в том числе:

    • Ctrl + C для копирования
    • Ctrol + X для резки
    • Ctrl + V для пасты
    • Удалить для удаления
    • Ctrl + Z для отмены
    • Ctrl + Y для повтора
    • Ctrl + S для сохранения

    Когда несколько экземпляров существующего компонента, e.г. земля или источник напряжения, нужны. Мы можем использовать Копировать и Вставить.

    2,5. Анализ развертки постоянного тока

    Хотя Multisim предоставляет такие «инструменты», как моделирование, мы рассмотрим позже, у этих «инструментов» часто есть ограничения. У нас может быть больше контроль или гибкость с помощью анализа в разделе «Моделирование». Это близко к анализу в других симуляторах на основе SPICE.

    Один из лучших способов понимания работа транзистора или схемы состоит в том, чтобы изучить, как интересующий результат реагирует на изменение возбуждения.Для рассматриваемого NPN-транзистора мы хотим изучить, как выходной ток, в данном случае, ток коллектора изменяется, когда напряжение коллектор-эмиттер VCE, которое устанавливается V1, развертки говорят от 0 до 1 В для заданного фиксированного базового тока 1 мкА, мы устанавливаем ранее. Этого можно достичь, развернув V1 и выполнив DC анализ на каждом V1.

    2.5.1. Развертка с одним источником

    Процедуры развертки V1 (VCE) для данного I1 (IB) следующие:

    1. Из главного меню, выберите Simulate -> Analyses -> DC Sweep следующим образом:

      Рисунок 13: поиск настройки развертки по постоянному току

    2. Настройте вкладку «Параметры анализа» следующим образом:

      Рисунок 14: Настройка развертки по постоянному току для кривой Ic-Vce моделирование под одним входом Ib

    3. Щелкните вкладку «Вывод», выберите I (Q1 [IC]), нажмите «Добавить», чтобы добавить его в Выбранная переменная для анализа, как показано ниже:

      Рисунок 15: Настройка вкладки выхода развертки по постоянному току для моделирования кривой Ic-Vce

    4. Щелкните Simulate, окно графического редактора появится после завершения моделирования, показывает выбранный нами ранее вывод, IC of Q1:

      Рисунок 16: Кривая Ic-Vce, смоделированная для Ib = 1 мкА

    5. Вы можете изменить черный фон, нажав на следующий значок, как показано ниже:

      Рисунок 17: как изменить фон графика

      Рисунок 18: Кривая Ic-Vce, смоделированная для Ib = 1 мкА с белым фоном

    Практика

    Изобразите VBE и VBC на другом графике.Обратите внимание, что эмиттер заземлен. Вам нужно будет использовать выражения для вычисления VBC.

    Решение

    В Grapher выберите из меню, График -> Добавить кривые из последних результатов моделирования. Появится новое окно. Отметьте К новому графику. Добавьте выражения. Ваш результат должен выглядеть так:

    Рисунок 19: Vbe и Vbc, два смещения перехода как функция VCE для Ib = 1uA

    В этом случае наличие значимых имен цепей значительно упрощает построение выражений.

    2.5.2. Вложенная двухуровневая развертка

    Мы получили график зависимости IC от VCE для данного IB. Затем мы хотели бы знать, как эта кривая изменяется при изменении базового тока. Что нам нужно сделать, так это повторить приведенную выше развертку постоянного тока V1. для разных значений I1, который контролирует IB.

    Для этого просто вернитесь на вкладку «Параметры анализа», и проверьте использование источника 2. Затем установите начало, остановку и приращение второй источник, в данном случае I1, как показано ниже:

    Рисунок 20: как выполнить вложенную двухуровневую развертку постоянного тока, IC-VCE для нескольких IB, например

    Результатом является семейство кривых IC-VCE для указанной базы. токи:

    Рисунок 21: Выходные кривые IC-VCE для нескольких IB

    Примечание

    Красные прямоугольники добавлены не графическим редактором.

    Легенды внизу указывают значения 2-й источник, в данном случае I1 или IB.

    Имя вкладки и заголовок можно изменить. Вы можете масштабировать по вертикали и горизонтали с помощью инструментов масштабирования.

    2,6. Моделирование устройств

    2.6.1. Почему моделирование

    Нет никаких сомнений в том, что компьютерное моделирование с использованием Программы, подобные SPICE, такие как Multisim, абсолютно необходимы. Однако точность моделирования схем составляет лишь хорошая, как точность моделей устройств, используемых внутри для описания электрических характеристик устройства.

    Самая большая ошибка схемотехнического моделирования — это отсутствие необходимого внимания к моделированию устройства. Слишком часто студенты и инженеры просто Предположим, что модели были загружены из Интернета или получены другими способами. являются исправить для устройств, которые они используют для построения цепей, то есть модели могут точно воспроизводить измеренные электрические характеристики при по крайней мере, для рассматриваемого условия смещения и частоты срабатывания. К сожалению, в большинстве случаев такие модели НЕ проходят тщательную калибровку по измеренные электрические характеристики.

    Извлечение или иногда корректировка параметров необходима модель устройства, соответствующая измерению . Как только у нас есть откалиброванная модель устройства, наши результаты моделирования схемы будут довольно точный. Одно из направлений моих исследований — моделирование устройств, которое включает не только извлечение параметров модели для соответствия измеренным данным, но и разработка новые модели, основанные на физике, когда существующие модели просто не работают, как бы параметры извлекаются. Мой последний проект по моделированию устройств — успешно разрабатывать новые модели транзисторов, позволяющие проектировать интегральные схемы на широкий температурный диапазон от 43К до 393К.Модели использовались для разработать интегрированную электронику, которая может работать в космосе без теплых боксов.

    Ну и что делать, если у меня нет хорошей модели? Скорее всего, результат моделирования просто мусор. Многие называют эту фигню мусором.

    В нашей лекции я попытался объяснить основы физики твердого тела биполярного транзистора и разработка основные уравнения I-V, которые лежат в основе модели биполярных транзисторов, используемые во всех имитаторах схем. У вас есть знания, чтобы понять основную модель транзистора. уравнения и список параметров.

    Вы можете задаться вопросом, как универсальная модель виртуального транзистора может представлять любой транзистор? Я задавался вопросом, будучи второкурсником. Ответ: не может возможно так и сделаю. В так называемых реальных компонентных транзисторах часто используются одни и те же уравнения модели транзистора, но с разными параметрами модели, извлеченными для этого транзистор. Однако, как правило, серьезные дизайнеры стараются по-прежнему откалибровать параметры модели по измерениям. Если калибровка невозможна, по крайней мере мы хотим выяснить, соответствует ли моделирование измерению характеристик представляет интерес.

    В качестве первого шага к успешному моделированию схем, мы хотим знать, как узнать, какая модель устройства используется в нашем симуляторе, и как изменить параметры модели. Например, мы можем измерить прямое бета BF транзистора и обратное бета BR, ток насыщения IS и поместите их в Multisim, а не полагайтесь на общие значения по умолчанию для биполярного транзистора.

    2.6.2. Редактирование параметра модели в Multisim

    Для редактирования параметров модели транзистора,

    1. дважды щелкните транзистор

    2. нажмите Изменить модель

      Рисунок 22: как редактировать параметры модели транзистора

    Первая запись в таблице параметров модели — IS, ток насыщения.Вторая запись — BF, форвардная бета. Третья запись — NF, фактор идеальности продвижения вперед, неправильно названный. «Коэффициент выбросов прямого тока». Вы также можете увидеть обратную бета-версию BR и обратный коэффициент идеальности NR.

    Как видите, модель транзистора имеет намного больше параметров, чем то, что мы используем. в ручном анализе.

    Здесь вы можете редактировать значение параметра модели.

    В одной конструкции можно использовать несколько разных транзисторов. Они потребуются разные параметры модели.Важно знать, какие параметры использует каждый транзистор.

    Самый удобный способ изучения моделей и / или параметров каждой модели транзистор используется для просмотра списка соединений.

    В главном меню выберите вид -> Spice Netlist Viewer. Появится окно списка соединений. Вы можете скопировать список соединений в буфер обмена. Список соединений для вышеуказанной схемы показан ниже:

     ** bjt_tutorial **
    *
    * Экспорт NI Multisim в список цепей SPICE
    * Создано: GuofuNiu
    * Вс, 5 июня 2011 г. 23:08:39
    *
    
    * ## Компонент Multisim V1 ## *
    vV1 c 0 постоянного тока 12 переменного тока 0 0
    + distof1 0 0
    + distof2 0 0
    
    * ## Multisim Component I1 ## *
    iI1 0 b постоянного тока 1e-006 переменного тока 0 0
    + distof1 0 0
    + distof2 0 0
    
    * ## Компонент Multisim Q1 ## *
    qQ1 c b 0 IDEAL_4T_NPN__TRANSISTORS_VIRTUAL__1__1
    
    
    .ИДЕАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ_4T_NPN__TRANSISTORS_VIRTUAL__1__1 NPN
    + IS = 1e-015 VAF = 1e + 030 IKF = 1e + 030 BR = 10 VAR = 1e + 030 IKR = 1e + 030 IRB = 1e + 030
    + RBM = 0 VTF = 1e + 030
     

    Вы можете заметить, что список параметров не такой длинный, как в таблице параметров модели, которую мы видели ранее. Это просто потому, что только параметры с значения, отличные от значений по умолчанию, необходимо быть заявленным. Если параметр не отображается, он принимает значение по умолчанию.

    2,7. Домашнее задание Проблемы и решения

    Лучший способ научиться — это экспериментировать с собой.Ниже приведены некоторые домашние задания. Тебе понадобится использовать выражение.

    2.7.1. Домашние задания

    Используйте Virtual NPN, отредактируйте модель так, чтобы IS = 1e-15, BF = 200, BR = 10. Сначала прочтите (и следуйте) новое руководство. Выполните следующие задачи моделирования и построения графиков. Вам нужно создать принципиальную схему, которая спроектирован таким образом, чтобы в первую очередь выполнить необходимое моделирование. Вы также можете прочитать ошибки, допущенные бывшими учениками, указанные ниже в конце этот учебник.

    1. Имитация IC и IB как функции VBE, когда VBC установлен на ноль.Диапазон VBE составляет от 0,2 до 1,0 В с шагом 0,01 В. Используйте шкалу журнала для оси Y (текущая ось). Этот тип участка известен как Gummel Plot широко используется. в экспериментальной характеризации транзисторов.

      Ваша принципиальная схема должна выглядеть так для графика Гаммеля. моделирование:

      Рисунок 23: Схема для моделирования характеристик Gummel

    2. Используя результаты моделирования на предыдущем шаге, построить бета-версию как функцию VBE, определяемую как отношение IC к IB с использованием выражений.

      Прокомментируйте, соответствует ли смоделированная бета-версия введенному вами значению BF.

    3. Моделируйте IC как функцию VCE для нескольких значений VBE. VBE составляет от 0,65 до 0,7 В с шагом 0,01 В. VCE составляет от 0 до 3 В с шагом 0,001 В. Обратите внимание, что свипирование VCE является первичным, т. Е. Первым источником для свипирования.

      Укажите область прямого смещения и область насыщения на графике выходного сигнала IC-VCE. Ваша схема должна выглядеть так:

      Рисунок 24: Схема для моделирования выходных характеристик принудительного VBE (или управления напряжением)

      Ваш результат должен выглядеть как на графике ниже, но ваши числа будут другими:

      Рисунок 25: примерные графики выходных характеристик принудительного VBE (или напряжения привода)

      Вам нужно будет использовать VBE в качестве источника 2.Этот тип графика известен как график принудительного вывода VBE .

    4. Моделируйте IC как функцию VCE для различных значений IB. Это известно как с принудительной выходной характеристикой IB . IB составляет от 0,1 мкА до 1 мкА с шагом 0,1 мкА. VCE составляет от 0 до 1,5 В с шагом 0,01 В.

      Укажите область прямого смещения и область насыщения на графике IC-VCE.

    Требуются скриншоты:

    1. схема
    2. Список параметров модели
    3. , вы можете прикрепить список соединений для этого
    4. настройки параметров анализа
    5. все графики результатов моделирования с соответствующими метками

    2.7.2. Ошибки и решения

    Ниже приведены ошибки, которые я видел, помогая студенты отлаживают моделирование Multisim.

    1. Неправильная конфигурация цепи. Например, VCB находится между C и E.

    2. Использовать для компонентов значения по умолчанию. Например, когда вы добавляете источник напряжения и используете его для VCB, значение по умолчанию 12 В. высокий, и транзистор выходит из строя.

    3. Постройте вместе токи IB и IC, а также отношение IC / IB.В общем, смысла в этом нет. Используйте новый график, как показано выше для построения графиков VBE и VBC в выходной цепи принудительного IB.

    4. Выражение, например beta = ic / ib, необходимо создать. Пример того, как это сделать:

      Рисунок 26: как создать новую трассу с помощью выражений после моделирования

    5. Использовать метки по умолчанию. На этикетках по умолчанию часто указывается напряжение, даже если вы рисуете токи. Измените их вручную, чтобы избежать путаницы.

      Рисунок 27: график Гаммеля в прямом режиме, т.е.е. IC и IB против VBE. VBC = 0

    6. Ваша бета (IC / IB) должна выглядеть как htis:

      Рисунок 28: как создать и добавить новую трассу с помощью выражений после моделирования

    Что делает выходной транзистор хорошим для Cyrus One

    Лишь несколько технических характеристик и графиков выделяют современные силовые звуковые транзисторы как особые или отличные от ранних звуковых транзисторов, такие как типы переключения, давно установленные в ранних моделях Mission / Cyrus. Для некоторого понимания, потратьте немного времени на чтение одного из выпусков справочника по дизайну Дугласа Селфа, где вы найдете простые, но подробные иллюстрации того, как современные силовые транзисторы работают лучше.См. «Искажения выходного каскада»

    60 лет разработок существенно изменили технологии и возможности полупроводников. Что касается типов аудио, то теперь вместо характеристик быстрого переключения усилителей класса AB используются более быстрые устройства. Теперь Ft (произведение коэффициента усиления на полосу пропускания) и линейность усиления считаются основными факторами хорошего аудиотранзистора, и лучшими, но самыми дорогими типами являются транзисторы Sanken типа LAPT. Toshiba, On-semi и другие внимательно следят за своими более экономичными типами звука с перфорированным излучателем.Однако «лучший тип», интерпретируемый как означающий лучшие характеристики для наименьшего THD на всех уровнях мощности, не означает наилучшее звучание — это означает лучшее измерение, которое должно переводить на лучшее качество звука, но часто этого не происходит — по крайней мере, не для многих, кто слушайте ради удовольствия от музыки на семейном уровне.

    Также нужно сказать, что простая замена более ранних типов современными, более быстрыми и линейными транзисторами — плохая идея. Вы не только рискуете стабильностью и надежностью старой конструкции, устанавливая более быстрые транзисторы или транзисторы существенно другого типа, но и вполне вероятно, что некоторые из желаемых гармоник, которые были идентифицируемой частью исходного продукта, будут потеряны.Так что даже если у вас есть контейнеры, заполненные дешевыми китайскими копиями аудио-полуфабрикатов, не поддавайтесь соблазну поместить их в свой Cyrus. BUV48 от RS является подходящей заменой, учитывая больший размер корпуса и расстояние между выводами, но доступный, если вам нужны аналогичные заменяемые выходные транзисторы, и этот совет неоднократно повторялся здесь во многих темах ремонта Cyrus на протяжении многих лет.

    Оригинальный Sanyo 2SD1047 был хорошим силовым транзистором для общего аудио использования — вроде как посередине, между краптаниумом TIP3055 и высококачественным MJW0281 и т. Д.Это была опора усилителей Rotel в течение многих лет, но текущие китайские копии слишком сильно различаются от одного производителя к другому, и слишком много отшлифованных, перемаркированных и других продуктов, чтобы их можно было считать надежными для чего-то большего, чем источники питания. Подлинный бренд KEC KTD1047 является хорошей заменой, но даже этот второй источник теперь подделан

    Библиотека Qorvo GaN Modelithics

    — Qorvo

    Qorvo и Modelithics расширяют свое сотрудничество, чтобы предоставить конструкторам высокоточное нелинейное моделирование модели для транзисторных устройств Qorvo GaN.

    Модельитикс® Библиотека Qorvo GaN была разработана с использованием лучших в своем классе измерений и моделирования. техники. Modelithics хорошо известна тем, что предоставляет высокоточные, основанные на измерениях, расширенные модели имитации функций, предлагающие мощное масштабирование подложек и частичное масштабирование способность, способствующая высокочастотному дизайну. Библиотеки моделей Modelithics бесшовная интеграция с новейшим моделированием автоматизации проектирования (EDA) инструменты и тщательно задокументированы, с информационным листом модели для каждого модель.

    Выучить больше
    Нужна помощь?

    Вопросы?
    Позвоните в Modelithics по телефону +1.813.866.6335 или напишите по электронной почте [email protected]

    Qorvo GaN Библиотека моделей транзисторов

    GaN-транзистор Qorvo библиотека моделей содержит мощный набор высокоточных нелинейных имитационных моделей для кристаллов и корпусных GaN-транзисторов от Qorvo. Каждая модель имеет расширенные конструктивные особенности, включая переменное смещение, масштабирование температуры, эффекты самонагрева, внутреннее определение напряжения I-V и настройки соединительных проводов, если применимо.В Библиотека Modelithics Qorvo GaN также содержит примеры проектов, демонстрирующих модель. особенности и облегчить процесс настройки испытательного стенда для общего линейного и нелинейного проектирования симуляции.

    Modelithics использовала избранные модели для создания эталонных проектов усилителей мощности. Они имеют затем изготовили, протестировали и задокументировали эти конструкции, чтобы продемонстрировать точность модели и полезность для приложений проектирования, а также возможности отдельных устройств GaN в PA уровень схемы.Один эталонный дизайн для PA 1,8–2,2 ГГц иллюстрирует, как использование собственный доступ к портам и функции мультигармонической настройки моделей GaN, а также использование Modelithics Microwave Global Models ™ для пассивных людей — ключ к первому этапу проектирования. успех. (См. Соответствующие Обложка тематической статьи в мартовском выпуске журнала High Frequency Electronics за 2016 г.).

    Еще одна статья, в которой обсуждаются проверки на уровне устройств и схем Modelithics Qorvo. GaN Library, Device and PA Circuit Level Validations of a High Power GaN Model Library, можно найти в августовском выпуске журнала Microwave Journal за 2016 год.

    Может ли нейробиолог понять микропроцессор?

    Abstract

    В нейробиологии широко распространено мнение, что мы в первую очередь ограничены данными и что создание больших, мультимодальных и сложных наборов данных с помощью передовых алгоритмов анализа данных приведет к фундаментальному пониманию того, как мозг обрабатывает информацию. . Этих наборов данных еще не существует, и если бы они существовали, у нас не было бы возможности оценить, были ли алгоритмически сгенерированные идеи достаточными или даже правильными.Чтобы решить эту проблему, здесь мы берем классический микропроцессор в качестве модельного организма и используем нашу способность проводить на нем произвольные эксперименты, чтобы увидеть, могут ли популярные методы анализа данных из нейробиологии выяснить, как он обрабатывает информацию. Микропроцессоры относятся к числу тех систем искусственной обработки информации, которые одновременно сложны и понятны на всех уровнях, от общего логического потока через логические вентили до динамики транзисторов. Мы показываем, что подходы раскрывают интересную структуру данных, но не описывают содержательно иерархию обработки информации в микропроцессоре.Это говорит о том, что современные аналитические подходы в нейробиологии могут не дать значимого понимания нейронных систем, независимо от количества данных. Кроме того, мы выступаем за ученых, использующих сложные нелинейные динамические системы с известной достоверностью данных, такие как микропроцессор, в качестве платформы проверки для методов обнаружения временных рядов и структур.

    Сведения об авторе

    Неврология сдерживается тем фактом, что трудно оценить правильность вывода; Сложность изучаемых систем и их экспериментальная недоступность делают оценку алгоритмических и аналитических технологий в лучшем случае сложной задачей.Таким образом, мы выступаем за тестирование подходов с использованием известных артефактов, когда известна правильная интерпретация. Здесь мы представляем микропроцессорную платформу как один из таких тестовых примеров. Мы обнаруживаем, что многие подходы в нейробиологии, если их использовать наивно, не дают значимого понимания.

    Образец цитирования: Йонас Э., Кординг К.П. (2017) Может ли нейробиолог понять микропроцессор? PLoS Comput Biol 13 (1): e1005268. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268

    Редактор: Йорн Дидрихсен, Университетский колледж Лондона, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

    Поступила: 18.09.2016; Одобрена: 16 ноября 2016 г .; Опубликовано: 12 января 2017 г.

    Авторские права: © 2017 Jonas, Kording. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Доступность данных: Все данные доступны на http://ericmjonas.github.io/neuroproc/.

    Финансирование: EJ частично поддерживается NSF CISE Expeditions Award CCF-1139158, DOE Award SN10040 DE-SC0012463 и DARPA XData Award FA8750-12-2-0331, а также подарками от Amazon Web Services, Google, IBM, SAP, Фонд Томаса и Стейси Сибел, Adatao, Adobe, Apple, Inc., Blue Goji, Bosch, Cisco, Cray, Cloudera, EMC2, Ericsson, Facebook, Fujitsu, Guavus, HP, Huawei, Informatica, Intel, Microsoft, NetApp , Pivotal, Samsung, Schlumberger, Splunk, Virdata и VMware.КПК поддерживается Национальными институтами здравоохранения (Mh203910, NS074044, EY021579). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

    Введение

    Развитие высокопроизводительных методов изучения нейронных систем приводит к эре нейробиологии больших данных [1, 2]. Ученые начинают реконструировать возможности подключения [3], регистрировать активность [4] и моделировать вычисления [5] в беспрецедентных масштабах.Однако даже современные нейробиологические исследования все еще весьма ограничены в отношении сложности организма и пространственно-временного разрешения [6–8]. Трудно оценить, насколько масштабирование этих методов поможет нам понять работу мозга.

    В неврологии бывает сложно оценить качество конкретной модели или метода анализа, особенно при отсутствии известной истины. Однако есть и другие системы, в частности созданные руками человека, которые мы понимаем. Таким образом, можно взять систему, созданную человеком, и спросить, позволят ли методы, используемые для изучения биологических систем, понять искусственную систему.Таким образом, мы черпаем вдохновение в известной критике моделирования в молекулярной биологии Юрия Лазбника в 2002 году: «Может ли биолог починить радио?» [9]. Однако радио явно намного проще нервной системы, что заставляет нас искать более сложную, но все же хорошо изученную спроектированную систему. Эту функцию могут выполнять микропроцессоры в ранних вычислительных системах.

    Здесь мы попытаемся понять известную искусственную систему, классический микропроцессор, применяя методы анализа данных из нейробиологии.Мы хотим увидеть, какое понимание может возникнуть в результате использования широкого спектра популярных в настоящее время методов анализа данных. Для этого мы проанализируем соединения на микросхеме, последствия разрушения отдельных транзисторов, кривые настройки отдельных блоков, общую статистику по транзисторам, локальную активность, предполагаемые соединения и записи всего устройства. Для каждого из них мы будем использовать стандартные методы, популярные в области нейробиологии. Мы обнаружили, что многие показатели мозга и процессора на удивление схожи, но наши результаты не приводят к осмысленному пониманию процессора.Анализ не может дать иерархического понимания обработки информации, которое получают большинство студентов-электротехников. Это предполагает, что наличие неограниченного количества данных, как у процессора, никоим образом не является достаточным для реального понимания работы мозга. Мы утверждаем, что при изучении сложной системы, такой как мозг, методы и подходы должны быть сначала проверены на работоспособность на сложных искусственных системах, которые имеют многие из нарушений допущений моделирования реальной системы.

    Инженерная модель организма

    MOS 6502 (и практически идентичный MOS 6507) были процессорами в Apple I, Commodore 64 и Atari Video Game System (VCS) (подробный обзор см. В [10]). Команда Visual6502 реконструировала 6507 из физических интегральных схем [11] путем химического удаления эпоксидного слоя и визуализации кремниевого кристалла с помощью светового микроскопа. Как и в случае с текущими работами по коннектомике [12, 13], комбинация алгоритмических и человеческих подходов использовалась для маркировки регионов, идентификации схемных структур и, в конечном итоге, для создания транзисторного списка соединений (полного коннектома) для этого процессора, состоящего из 3510 транзисторы улучшенного режима.Несколько других микросхем поддержки, включая адаптер телевизионного интерфейса (TIA), также были реконструированы, и был написан симулятор с точностью до цикла, который может моделировать напряжение на каждом проводе и состояние каждого транзистора. Реконструкция обладает достаточной точностью для запуска множества классических видеоигр, о которых мы подробно расскажем ниже. Моделирование генерирует информацию о состоянии примерно 1,5 ГБ / сек, что позволяет проводить реальный анализ больших данных процессора.

    Простота ранних видеоигр привела к их использованию в качестве модельных систем для обучения с подкреплением [14] и исследования вычислительной сложности [15].Система видеоигр («целое животное») имеет четко определенные выходные данные в каждом из трех поведенческих условий (игр). Он производит зависящий от ввода вывод, который является динамичным и, по мнению авторов, весьма захватывающим. Его можно рассматривать как более сложную версию проекта Mus Silicium [16]. Это также конкретная реализация мысленного эксперимента, о котором то и дело упоминалось в литературе [17–20]. Богатство динамики и наши знания о его внутренней работе делают его привлекательным испытанием для подходов в нейробиологии.

    Здесь мы рассмотрим три различных «поведения», то есть три разные игры: Donkey Kong (1981), Space Invaders (1978) и Pitfall (1981). Очевидно, что это «поведение» качественно отличается от поведения животных и может показаться более сложным. Однако даже простое поведение, которое изучается в нейробиологии, по-прежнему включает в себя множество компонентов, обычно включая распределение внимания, когнитивную обработку и множественные модальности входных и выходных данных. Таким образом, объем текущих вычислений в процессоре может быть проще, чем в мозгу.

    Задача разумного экспериментального дизайна в нейробиологии часто состоит в том, чтобы найти модели поведения, которые задействуют только один вид вычислений в мозгу. Таким же образом, все наши эксперименты с чипом будут ограничены тем, что мы будем использовать только эти игры для его исследования. Насколько больше нейробиологи интересуются натуралистическим поведением [21], здесь мы анализируем натуралистическое поведение чипа. В будущем, возможно, появится возможность запускать более простой, настраиваемый код на процессоре, чтобы разбирать аспекты вычислений, но в настоящее время у нас нет такой возможности у биологических организмов.

    Много было написано о различиях между вычислением in silico и вычислением in vivo [22, 23] — стохастичность, избыточность и надежность [24], присутствующие в биологических системах, существенно отличаются от таковых у микропроцессоров. Но мы можем провести много параллелей между двумя типами систем. Обе системы состоят из взаимосвязанных большого количества более простых, стереотипных вычислительных блоков. Они работают в нескольких временных масштабах.Они состоят из несколько специализированных модулей, организованных иерархически. Они могут гибко направлять информацию и сохранять память с течением времени. Несмотря на множество различий, есть также много общего. Мы не хотим преувеличивать этот случай — во многих отношениях функциональная специализация, присутствующая в большом мозге млекопитающего, намного превосходит специализацию процессора. Действительно, масштаб и специализация процессора больше похожи на C. elegans , чем на мышь.

    Тем не менее, многие различия должны сделать анализ микросхемы проще, чем анализ мозга.Например, у него более четкая архитектура и гораздо меньше модулей. Человеческий мозг имеет сотни различных типов нейронов и аналогичное разнообразие белков в каждом отдельном синапсе [25], тогда как наша модель микропроцессора имеет только один тип транзистора (который имеет только три терминала). Процессор детерминирован, в то время как нейроны демонстрируют различные источники случайности. Всего с парой тысяч транзисторов он намного меньше. И, прежде всего, в симуляции он полностью доступен для любых экспериментальных манипуляций, которые мы могли бы захотеть проделать с ним.

    Что значит понимать систему

    Важно отметить, что процессор позволяет нам спросить: «Мы действительно понимаем эту систему?» Большинство ученых имеют опыт работы с этими классическими системами видеоигр хотя бы на поведенческом уровне, и многие в нашем сообществе, включая некоторых электрофизиологов и вычислительных нейробиологов, имеют формальное образование в области информатики, электротехники, компьютерной архитектуры и разработки программного обеспечения. Таким образом, мы считаем, что большинство нейробиологов могут лучше понимать работу процессора, чем работу мозга.

    Что составляет понимание системы? В оригинальной статье Лазбника утверждалось, что понимание достигается тогда, когда можно «исправить» неработающую реализацию. Понимание конкретной области или части системы могло бы произойти, если бы можно было так точно описать входные данные, преобразование и выходы, что одна область мозга могла бы быть заменена полностью синтетическим компонентом. В самом деле, некоторые нейроинженеры идут по этому пути в отношении сенсорных [26] и запоминающих [27] систем. В качестве альтернативы, мы могли бы попытаться понять систему на различных дополнительных уровнях анализа, как обрисовали Дэвид Марр и Томазо Поджио в 1982 г. [28].Во-первых, мы можем спросить, понимаем ли мы, что система делает на вычислительном уровне: какую проблему она пытается решить с помощью вычислений? Мы можем спросить, как система выполняет эту задачу алгоритмически: какие процессы она использует для манипулирования внутренними представлениями? Наконец, мы можем попытаться понять, как система реализует вышеупомянутые алгоритмы на физическом уровне. Каковы характеристики базовой реализации (в случае нейронов, ионных каналов, синаптических проводимостей, нейронных связей и т. Д.), Которые приводят к выполнению алгоритма? В конечном итоге мы хотим понять мозг на всех этих уровнях.

    В этой статье, как и в системной нейробиологии, мы рассматриваем стремление понять, как элементы схемы приводят к вычислениям. Компьютерная архитектура изучает, как небольшие элементы схемы, такие как регистры и сумматоры, создают систему, способную выполнять вычисления общего назначения. Что касается процессора, мы очень хорошо понимаем этот уровень, так как ему преподают большинство студентов бакалавриата по информатике. Зная, что такое удовлетворительный ответ на вопрос «как процессор вычисляет?» похоже, позволяет легко оценить, сколько мы узнаем из эксперимента или анализа.

    Как могло бы выглядеть удовлетворительное понимание процессора?

    Из нашего понимания архитектуры компьютера мы можем твердо обосновать, как будет выглядеть полное понимание процессора (рис. 1). Процессор используется для реализации вычислительной машины. Он реализует конечный автомат, который последовательно считывает инструкцию из памяти (рис. 1а, зеленый), а затем либо изменяет свое внутреннее состояние, либо взаимодействует с миром. Внутреннее состояние хранится в коллекции байтовых регистров (рис. 1а, красный).В качестве примера, процессор может прочитать инструкцию из памяти, сообщающую ему добавить содержимое регистра A к содержимому регистра B. Затем он декодирует эту инструкцию, позволяя арифметико-логическому блоку (ALU, рис. 1a, синий) добавлять эти регистры, хранящие вывод. При желании следующая инструкция может сохранить результат обратно в ОЗУ (рис. 1а, желтый). Именно этот повторяющийся цикл порождает сложную серию поведений, которые мы можем наблюдать в этой системе. Обратите внимание, что это описание во многом игнорирует функции отдельных транзисторов, вместо этого сосредотачиваясь на модулях схем, таких как «регистры», которые состоят из множества транзисторов, подобно тому, как системный нейробиолог может сосредоточиться на цитоархитектурно-отличной области, такой как гиппокамп, в отличие от отдельных нейроны.

    Рис. 1. Микропроцессор понимается на всех уровнях.

    ( A ) Сборщик инструкций получает следующую инструкцию из памяти. Затем они преобразуются в электрические сигналы декодером команд, и эти сигналы включают и отключают различные внутренние части процессора, такие как регистры и арифметико-логический блок (ALU). ALU выполняет математические операции, такие как сложение и вычитание. Затем результаты этих вычислений можно записать обратно в регистры или память.( B ) В ALU есть хорошо известные схемы, такие как этот однобитовый сумматор, который суммирует два однобитовых сигнала и вычисляет результат и сигнал переноса. ( C ) Каждый логический вентиль в ( B ) имеет известную таблицу истинности и реализуется небольшим количеством транзисторов. ( D ) Один затвор И-НЕ состоит из транзисторов, каждый транзистор имеет три вывода ( E ). Мы знаем ( F ) точную кремниевую схему каждого транзистора.

    https: // doi.org / 10.1371 / journal.pcbi.1005268.g001

    Каждая из функций процессора содержит алгоритмы и конкретную реализацию. Внутри арифметико-логического блока имеется байтовый сумматор, который частично состоит из двоичных сумматоров (рис. 1b), которые состоят из вентилей И / И-НЕ, которые сделаны из транзисторов. Это похоже на то, как мозг состоит из областей, цепей, микросхем, нейронов и синапсов.

    Если бы мы проанализировали процессор, используя методы системной нейробиологии, мы бы надеялись, что это поможет нам приблизиться к описанию, которое мы использовали выше.В оставшейся части статьи мы применим методы нейробиологии к данным, поступающим от процессора. Наконец, мы обсудим, как нейробиология может работать над методами, которые сделают реальный прогресс в приближении нас к удовлетворительному пониманию вычислений в микросхеме и в нашем мозгу.

    Результаты

    Подтвердить наше понимание сложных систем невероятно сложно, когда мы не знаем реальной истины. Таким образом, мы используем спроектированную систему MOS6502, в которой мы понимаем каждый аспект ее поведения на многих уровнях.Мы исследуем процессор во все более точном пространственном и временном разрешении, в конечном итоге достигнув истинного масштаба «больших данных»: «карты активности процессора» с каждым состоянием транзистора и напряжением каждого провода. Применяя различные методы, которые в настоящее время используются в нейробиологии, мы зададимся вопросом, как анализ приближает нас к пониманию микропроцессора (рис. 2). Мы будем использовать это четко определенное сравнение, чтобы задать вопросы об обоснованности текущих подходов к изучению обработки информации в мозге.

    Рис. 2. Оптическая реконструкция микропроцессора для получения его коннектома.

    В [11] кремниевый кристалл ( A ) MOS 6502 был исследован под микроскопом видимого света ( B ) для создания мозаики изображений ( C ) поверхности кристалла. Алгоритмы компьютерного зрения использовались для идентификации областей металла и кремния ( E ) для обнаружения транзисторов ( F ), ( G ), в конечном итоге создавая полный точный список соединений процессора ( D ).

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g002

    Коннектомика

    Самыми ранними исследованиями нервных систем были углубленные анатомические исследования [29]. К счастью, с помощью крупномасштабной микроскопии (рис. 2а) мы получили полный трехмерный коннектом системы. Другими словами, мы знаем, как каждый транзистор связан со всеми остальными. Реконструкция настолько хороша, что теперь мы можем идеально смоделировать этот процессор — действительно, если бы не наличие коннектома процессора, эта статья была бы невозможна.Этому процессу способствует тот факт, что мы знаем детерминированную функцию ввода-вывода транзистора, в то время как нейроны являются как стохастическими, так и гораздо более сложными.

    Недавно к нейронным коннектомам были применены несколько методов анализа графов, от классических [30] до современных [31, 32]. Подход из [31] был также применен к области этого процессора, пытаясь идентифицировать как мотивы схемы, так и «типы» транзисторов (аналогичные типам ячеек) в схеме соединений транзисторов.На рис. 3 (адаптированном из [31]) показаны результаты анализа. Мы видим, что один идентифицированный тип транзистора содержит «синхронизированные» транзисторы, которые сохраняют цифровое состояние. Два других типа содержат транзисторы с контактами C1 или C2, подключенными к земле, в основном они служат инверторами. Дополнительный идентифицированный тип управляет поведением трех интересующих регистров (X, Y и S) по отношению к шине данных SB, позволяя им либо фиксировать, либо передавать данные с шины. Повторяющиеся шаблоны пространственной связи видны на рис. 3а, где показаны искусственные горизонтальная и вертикальная компоновка транзисторов одного и того же типа.

    Рис. 3. Обнаружение подключения и типа ячейки.

    Воспроизведено из [31]. ( A ) Пространственное распределение транзисторов в каждом кластере демонстрирует четкую картину ( B ) Зависимость кластеров и связи от расстояния для соединений между затвором и клеммами C1, затвором и C2, а также клеммами C1 и C2 на транзисторе. Фиолетовый и желтый типы имеют клемму, заземленную, и в основном работают как инверторы. Синие типы синхронизируются, транзисторы с отслеживанием состояния, зеленый управляют ALU, а оранжевый — специальной шиной данных (SDB).

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g003

    Хотя на первый взгляд впечатляет, на основе результатов этих алгоритмов мы все еще не можем приблизиться к пониманию того, как на самом деле работает процессор. В самом деле, мы знаем, что для этого процессора существует только один физический «тип» транзистора, и что структура, которую мы восстанавливаем, представляет собой сложную комбинацию локальной и глобальной схем.

    В нейробиологии идеальная реконструкция всех нейронов и их связей — мечта большого сообщества, изучающего коннектомику [33, 34].Современные подходы к коннектомике ограничены в своей точности и способности окончательно идентифицировать синапсы [13]. К сожалению, у нас еще нет методов, чтобы также реконструировать функцию ввода-вывода — тип нейротрансмиттера, тип ионного канала, кривую I / V каждого синапса. и т. д. — каждого нейрона. Но даже если бы мы это сделали, как и в случае с процессором, мы столкнулись бы с проблемой понимания мозга на основе его коннектома. Поскольку в настоящий момент у нас нет алгоритмов, которые переходят от анатомии к функциям, которые значительно выходят за рамки кластеризации по типу клеток [31, 35, 36], далеко не очевидно, как коннектом позволил бы понять работу мозга.

    Обратите внимание, что мы не утверждаем, что коннектомика бесполезна, как раз наоборот — в случае процессора коннектом был первым важным шагом в обеспечении надежного моделирования в масштабе всего мозга. Но даже с коннектомом всего мозга выявить иерархическую организацию и понять природу лежащих в основе вычислений невероятно сложно.

    Поражение одного транзистора за раз

    Исследования поражений позволяют нам изучить причинный эффект удаления части системы.Таким образом, мы выбрали несколько транзисторов и спросили, необходимы ли они для каждого из режимов работы процессора (рис. 4. Другими словами, мы спросили, будет ли удален каждый транзистор, будет ли после этого процессор загружать игру. Действительно, мы обнаружили, что подмножество транзисторов, которое делает невозможным одно из действий (игр). Таким образом, мы можем сделать вывод, что они однозначно необходимы для игры — возможно, это транзистор Донки Конга или транзистор космических захватчиков. Даже если мы можем повредить каждый отдельный транзистор, мы не сильно приблизились к пониманию того, как на самом деле работает процессор.

    Рис. 4. Повреждение каждого транзистора для определения функции.

    Мы идентифицируем транзисторы, устранение которых нарушает поведение, аналогичное летальным аллелям или пораженным участкам мозга. Это транзисторы, устранение которых приводит к тому, что процессор не может воспроизвести игру. ( A ) Транзисторы, влияющие только на одно поведение, в зависимости от поведения. ( B ) Распределение воздействия повреждения транзистора по поведенческому состоянию. Исключение 1565 транзисторов не повлияло на ситуацию, а 1560 — запретили любое поведение.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g004

    Этот вывод, конечно, вводит в заблуждение. Транзисторы не являются специфическими для какого-либо одного поведения или игры, а скорее реализуют простые функции, такие как полные сумматоры. Вывод о том, что некоторые из них важны, а другие не подходят для данной игры, лишь косвенно указывает на роль транзистора и вряд ли будет распространяться на другие игры. Лазебник [9] сделал аналогичные наблюдения по поводу этого подхода в молекулярной биологии, предположив, что биологи получат большое количество идентичных радиоприемников и стреляют в них металлическими частицами с близкого расстояния, пытаясь определить, какие поврежденные компоненты привели к тому или иному нарушенному фенотипу.

    Этот пример прекрасно подчеркивает важность выделения отдельных моделей поведения для понимания вклада частей в общую функцию. Если бы мы смогли выделить одну функцию, возможно, заставив процессор выполнять одну и ту же математическую операцию на каждом шаге, тогда эксперименты с повреждениями могли бы дать более значимые результаты. Однако такая же проблема существует и в неврологии. Чрезвычайно сложно или технически невозможно вызвать поведение, требующее только одного аспекта мозга.

    Помимо поведенческого выбора, у нас есть аналогичные проблемы в нейробиологии, которые усложняют интерпретацию данных о поражениях [37]. Во многих случаях микросхема может быть поражена более чистым способом, чем мозг: мы можем индивидуально отменить каждый транзистор (это становится возможным только сейчас с нейронами в простых системах [38, 39]). Даже без этой проблемы обнаружение того, что повреждение в данной области отменяет функцию, трудно интерпретировать с точки зрения роли области для общих вычислений.И это игнорирует огромную пластичность нейронных систем, которая позволяет регионам замещать поврежденные области. В дополнение к статистическим проблемам, возникающим при проверке множества гипотез, очевидно, что «причинно-следственная связь», которую мы изучаем, невероятно поверхностна: данный транзистор, очевидно, не предназначен для Donkey Kong или Space Invaders.

    Хотя для большинства организмов отдельные транзисторы не являются жизненно важными, для многих менее сложных систем они необходимы. Поражение отдельных интернейронов у C.elegans или нейрон h2 у мухи могут иметь заметные поведенческие эффекты. И хотя повреждение более крупных элементов схемы, таких как весь графический чип TIA, может привести к грубому разделению функций, мы не согласны с этим составляющим «пониманием». Простое знание функциональной локализации в любом пространственном масштабе — это лишь самый простой шаг к тому пониманию, которое мы описали выше.

    Анализ настраиваемых свойств отдельных транзисторов

    Мы можем попытаться понять процессор, изучив активность каждого отдельного транзистора.Мы изучаем переход «выключено-включено», или «всплеск», производимый каждым отдельным транзистором. Каждый транзистор будет активирован в несколько моментов времени. В самом деле, эти переходы выглядят удивительно похожими на последовательности спайков нейронов (рис. 5). Следуя стандартам нейробиологии, мы можем затем количественно оценить избирательность настройки каждого транзистора. Для каждого из наших транзисторов мы можем построить график зависимости частоты всплесков от яркости последнего отображаемого пикселя (рис. 6). Для небольшого количества транзисторов мы обнаруживаем сильную настройку яркости последнего отображаемого пикселя, которую мы можем классифицировать на простые (рис. 6a) и (рис. 6b) сложные кривые.Интересно, однако, что мы знаем для каждого из пяти отображаемых транзисторов, что они не имеют прямого отношения к яркости записываемого пикселя, несмотря на их сильную настройку. Транзисторы очень нелинейно влияют на предельную яркость экрана. Таким образом, их кажущаяся настройка не совсем понимает их роль. В нашем случае это, вероятно, связано с различиями между стадиями игры. В головном мозге нейрон может что-то вычислять или находиться выше или ниже по ходу вычислений и по-прежнему демонстрировать очевидную настройку, что делает вывод о роли нейронов на основе данных наблюдений очень трудным [40].Это показывает, насколько сложно получить представление о процессоре по кривым настройки.

    Рис. 6. Количественная оценка настроечных кривых для понимания функции.

    Средняя характеристика транзистора как функция яркости выходного пикселя. ( A ) Некоторые транзисторы демонстрируют простые одномодальные кривые настройки. ( B ) Более сложные кривые настройки. ( C ) Расположение транзистора на микросхеме.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g006

    Большая часть нейробиологии сосредоточена на понимании настраивающих свойств нейронов, цепей и областей мозга [41–44].Возможно, этот подход более оправдан для нервной системы, потому что области мозга более модульны. Однако это вполне может быть иллюзией, и многие исследования, в которых внимательно изучались области мозга, выявили поразительную неоднородность ответов [45–47]. Даже если области мозга сгруппированы по функциям, изучение отдельных единиц внутри может не дать окончательного понимания природы вычислений.

    Корреляционная структура демонстрирует слабые парные и сильные глобальные корреляции

    Выходя за рамки корреляции отдельных элементов с поведением, мы можем исследовать корреляции, существующие между отдельными транзисторами.Таким образом, мы выполняем анализ «всплесковых слов» [48], глядя на «всплесковые слова» на 64 транзисторах в процессоре. Мы находим очень слабую корреляцию между большинством пар транзисторов (рис. 7a). Эта слабая корреляция предполагает моделирование активности транзисторов как независимое, но, как мы видим из анализа перемешивания (рис. 7b), это предположение катастрофически не оправдывает себя при прогнозировании корреляций между многими транзисторами.

    Рис. 7. Анализ ключевых слов для понимания синхронных состояний.

    ( A ) Пары транзисторов показывают очень слабые парные корреляции во время поведения SI, предполагая независимость.( B ) Если бы транзисторы были независимыми, перестановка меток транзисторов (синий) не повлияла бы на распределение выбросов на слово, что не так (красный).

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g007

    В нейробиологии известно, что парные корреляции в нейронных системах могут быть невероятно слабыми, но все же отражать сильную основную координированную деятельность. Часто считается, что это приводит к пониманию природы взаимодействий между нейронами [48].Однако процессор имеет очень простой характер взаимодействий и при этом выдает удивительно похожую статистику всплесков слов. Это еще раз подчеркивает, насколько сложно получить функциональную информацию из данных о деятельности с использованием стандартных показателей.

    Анализ потенциалов локального поля

    Активность всего чипа может быть многомерной, но мы знаем, что чип, как и мозг, имеет некоторую функциональную модульность. Таким образом, мы можем понять аспекты его функции, анализируя среднюю активность в локализованных областях, аналогично локальным потенциалам поля или жирным сигналам функциональной магнитной визуализации, которые используются в нейробиологии.Таким образом, мы проанализировали данные в пространственно локализованных областях (рис. 8а). Интересно, что эти средние действия очень похожи на реальные сигналы мозга (рис. 8b). В самом деле, они демонстрируют довольно похожее соотношение частоты и мощности примерно по степенному закону. Это часто рассматривается как явный признак самоорганизованной критичности [49]. Спектральный анализ временных рядов выявляет специфические для региона колебания или «ритмы», которые, как предполагалось, дают ключ как к локальным вычислениям, так и к общему межрегиональному взаимодействию.В микросхеме мы знаем, что, хотя колебания могут отражать лежащую в основе периодичность активности, конкретные частоты и местоположения являются эпифеноменами. Они возникают как артефакт вычислений и мало говорят нам о лежащем в основе потоке информации. А приписать (самоорганизованную) критичность процессору очень сложно.

    Рис. 8. Изучение потенциалов локального поля для понимания свойств сети.

    Записываем с процессора во время поведения DK. ( A ) Переключение транзисторов интегрировано и фильтруется нижними частотами в указанной области.( B ) измерения потенциала локального поля в указанных областях. ( C ) Спектральный анализ указанных областей LFP идентифицирует различные колебания или «ритмы», специфичные для региона.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g008

    В неврологии существует богатая традиция анализа ритмов в областях мозга, распределения мощности по частотам в зависимости от задачи и отношения колебательной активности в пространстве и времени.Однако пример процессора показывает, что связь таких мер с основной функцией может быть чрезвычайно сложной. Фактически, авторы этой статьи ожидали гораздо более пикового частотного распределения для чипа. Более того, распределение частот в мозге часто считается показателем лежащей в основе биофизики. В нашем случае есть только один элемент, транзистор, а не несколько нейротрансмиттеров. И все же мы видим такое же богатое распределение мощности в частотной области.Это показывает, что сложное многочастотное поведение может возникнуть из комбинации многих простых элементов. Таким образом, анализ частотных спектров артефактов заставляет нас быть осторожными при интерпретации артефактов, возникающих в мозгу. Моделирование процессора как связки связанных осцилляторов, как это принято в нейробиологии, имело бы мало смысла.

    Причинная связь по Грейнджеру для описания функциональной связности

    Причинная связь по Грейнджеру [50] возникла как метод оценки предполагаемых причинно-следственных связей между областями мозга на основе данных LFP.Причинно-следственная связь по Грейнджеру оценивает взаимосвязь между двумя временными рядами X и Y путем сравнения предсказательной силы двух разных моделей временных рядов для прогнозирования будущих значений Y . Первая модель использует только прошлые значения Y , тогда как вторая использует историю X и Y . Добавление X позволяет оценить предполагаемую «причинную связь» (на самом деле, предсказательную силу) X .

    Чтобы увидеть, можем ли мы понять пути передачи информации в чипе на основе таких методов, мы проводим условный анализ причинности по Грейнджеру для указанных выше областей LFP для всех трех поведенческих задач и строим полученные выводы о причинных взаимодействиях (рис.9).Мы обнаруживаем, что декодеры влияют на биты состояния. Мы также обнаружили, что на регистры влияет декодер, а на аккумулятор — регистры. Мы также обнаружили связь между двумя частями декодера Donkey Kong и отсутствие связи от аккумулятора с регистрами в Pitfall. Некоторые из этих выводов верны, регистры действительно влияют на аккумулятор, а декодеры действительно влияют на биты состояния. Другие идеи менее верны, например декодирование является независимым, и аккумулятор, очевидно, влияет на регистры.Хотя некоторые общие сведения могут быть возможны, понимание фактических функций процессора ограничено.

    Рис. 9. Анализ условной причинности по Грейнджеру для понимания функциональной связности.

    Каждая запись поступает из четко определенной функциональной подсхемы. Зеленый и синий — две части схемы декодера. Красный включает биты состояния. Фиолетовый — часть регистров, желтый — части аккумулятора. Мы оценили каждое поведенческое состояние с сайтов LFP, указанных на рис. 8.Стрелки указывают направление причинно-следственной связи по Грейнджеру, толщина стрелки указывает величину эффекта.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g009

    Проведенный нами анализ очень похож на ситуацию в нейробиологии. В нейробиологии также сигналы поступают из ряда местных источников. Более того, связей также много, но мы надеемся, что методы сообщат нам о соответствующих. Трудно интерпретировать результаты — что именно говорит нам модель причинности Грейнджера.Причинность по Грейнджеру говорит нам, как активность в прошлом позволяет прогнозировать активность в будущем, и связь отсюда с причинными взаимодействиями в лучшем случае носит предварительный характер [51], и тем не менее такие методы широко используются в крупных подполях нейробиологии. Даже если бы такие методы надежно рассказали нам о крупномасштабных воздействиях, очень трудно перейти от сети с грубым разрешением к микроскопическим вычислениям.

    Снижение размерности выявляет глобальную динамику независимо от поведения

    В соответствии с последними достижениями в области регистрации данных на животных [2, 6–8], мы измеряем активность всех 3510 транзисторов одновременно для всех трех поведенческих состояний (рис. 10) и строим график нормализованной активности для каждого транзистора в зависимости от времени.Как и в нейронных системах, некоторые транзисторы работают относительно тихо, а некоторые довольно активны, с четкой поведенческой периодичностью, видимой в общей активности.

    Рис 10. Карта активности процессора.

    Для каждого из трех поведенческих состояний мы построили график всех действий. Активность каждого транзистора нормирована на нулевое среднее значение и единичную дисперсию и отображается как функция времени.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g010

    Хотя запись всего мозга может облегчить идентификацию предполагаемых областей, участвующих в определенном поведении [52], в конечном итоге активность на уровне всплеска в этом масштабе трудно определить. интерпретировать.Таким образом, ученые обращаются к методам уменьшения размерности [2, 53, 54], которые стремятся объяснить многомерные данные в терминах низкоразмерного представления состояния. Мы используем неотрицательную матричную факторизацию [55], чтобы идентифицировать составляющие части сигнала по всей изменяющейся во времени активности транзистора. Таким образом, мы впервые в статье используем преимущества всех транзисторов одновременно.

    Неотрицательная матричная факторизация предполагает, что каждый восстановленный временной ряд активности транзистора является линейной комбинацией небольшого числа лежащих в основе неотрицательных изменяющихся во времени сигналов (измерений).Аналогично [2] мы строим восстановленные размеры как функцию времени (рис. 11a) и профиль активности транзистора для каждого компонента (рис. 11b). Мы также можем изучить карту активности компонентов транзистора как статически (рис. 11c), так и динамически (видеоролики S1 – S3, доступные в дополнительных материалах онлайн). Ясно, что в этом наборе пространственно-временных данных много структуры.

    Рис. 11. Уменьшение размерности для понимания роли транзисторов.

    Мы применяем неотрицательную матричную факторизацию (NMF) к задаче космических захватчиков (SI).( A ) показывает шесть уменьшенных измерений как функцию времени, демонстрируя четкую стереотипную активность. ( B ) изученные векторы состояния транзистора для каждого измерения ( C ) Карта общей активности — цвет указывает измерение, в котором транзистор имеет максимальное значение, а насыщенность и размер точки указывают величину этого значения.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g011

    Чтобы получить представление о восстановленных измерениях, мы можем попытаться связать части низкоразмерного временного ряда с известными сигналами или переменными, которые, как мы знаем, важны (рис. 12а).Действительно, мы обнаруживаем, что некоторые компоненты относятся как к началу, так и к смещению (нарастание и спад) тактового сигнала (рис. 12b и 12c). Это довольно интересно, поскольку мы знаем, что процессор использует двухфазную частоту. Мы также обнаружили, что компонент сильно связан с сигналом чтения-записи процессора (рис. 12d). Таким образом, мы обнаруживаем, что интересующие переменные действительно кодируются активностью популяции в процессоре.

    Рис. 12. Связь размеров с известными сигналами для понимания кода населения.

    ( A ) Для каждого из восстановленных измерений на рис. 11 мы вычисляем корреляцию во времени с 25 известными сигналами внутри процесса. Поскольку мы знаем цель этих сигналов, мы можем измерить, насколько хорошо измерения объясняют истинную базовую функцию. ( B ) Размерность 1 сильно коррелирует с тактовой частотой процессора CLK0, тогда как ( C ) размерность 4 коррелирует с сигналом CLK1OUT, сдвинутым по фазе на 180 градусов. ( D ) размер 0 сильно коррелирует с сигналом RW, указывая на то, что процессор переключается между чтением и записью памяти.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g012

    В неврологии также часто обнаруживается, что компоненты уменьшения размерности относятся к интересующим переменным [56, 57]. Обычно это рассматривается как показатель того, что мозг заботится об этих переменных. Однако очевидно, что связь с сигналом чтения-записи и часами не приводит к слишком важному пониманию того, как процессор на самом деле обрабатывает информацию. Подобные вопросы возникают в нейробиологии, где ученые спрашивают, являются ли сигналы, такие как синхронность, центральной частью обработки информации, или они не имеют отношения к побочному продукту [58].Мы должны быть осторожны при оценке того, насколько мы понимаем и насколько нам помогают дополнительные данные.

    Обдумывая результаты анализа процессора, мы можем получить некоторое представление о разработках, необходимых для лучшего использования уменьшения размерности для понимания. Узкий диапазон игр, которые мы рассмотрели, и узкий диапазон их внутренних состояний (мы только что смоделировали загрузку) означает, что многие аспекты вычислений не будут отражены действиями и, следовательно, не будут отражены в результатах уменьшения размерности.Более того, тот факт, что мы использовали линейную редукцию, допускает только линейные зависимости, а транзисторы, как и нейроны, имеют важные нелинейные зависимости. Наконец, в процессоре явно существует иерархия функций, и нам нужно будет отдать ей должное, используя подходы иерархического анализа. Результаты уменьшения размерности должны быть значимыми для руководства новыми экспериментами, требующими передачи между чипами так же, как эксперименты в области нейробиологии должны передаваться между животными.Что немаловажно, микросхема может работать как тестовый пример, пока мы разрабатываем такие методы.

    Обсуждение

    Здесь мы взяли реконструированный и смоделированный процессор и обработали «записанные» с него данные так же, как нас научили анализировать данные мозга. Мы использовали его как тестовый пример, чтобы проверить наивное использование различных подходов, используемых в нейробиологии. Мы обнаружили, что стандартные методы анализа данных дают результаты, на удивление похожие на результаты, полученные в отношении реального мозга.Однако в случае процессора мы знаем его функцию и структуру, и наши результаты далеко не дотягивают до того, что мы бы назвали удовлетворительным пониманием.

    Очевидно, что мозг не является процессором, и за последнее столетие было потрачено огромное количество усилий и времени, чтобы охарактеризовать эти различия [22, 23, 59]. Нейронные системы являются аналоговыми и биофизически сложными, они работают во временных масштабах значительно медленнее, чем этот классический процессор, но с гораздо большим параллелизмом, чем это доступно в современных процессорах.Типичные нейроны также имеют на несколько порядков больше входов, чем транзистор. Более того, процесс разработки мозга (эволюция) кардинально отличается от процесса разработки процессора (MOS6502 был разработан небольшой группой людей в течение нескольких лет). Таким образом, мы должны скептически относиться к обобщению от процессоров к мозгу.

    Однако мы не можем списать неудачу методов, которые мы использовали на процессоре, просто потому, что процессоры отличаются от нейронных систем.В конце концов, мозг также состоит из большого количества модулей, которые могут одинаково переключать свои входные и выходные свойства. Он также имеет заметные колебания, которые также могут действовать как тактовые сигналы [60]. Точно так же небольшое количество релевантных подключений может создать более важные драйверы, чем основная часть деятельности. Кроме того, локализация функции, которая часто используется для упрощения моделей мозга, является лишь очень грубым приближением. Это верно даже в такой области, как V1, где можно найти большое разнообразие совместно локализованных клеток [61].В целом, похоже, нет оснований полагать, что какой-либо из используемых нами методов должен иметь большее значение для мозга, чем для процессора.

    Для анализа наших симуляций нам нужно было преобразовать состояние двоичного транзистора процессора в цепочки импульсов, чтобы мы могли применять методы из нейробиологии к (см. Методы). Хотя это может быть артефактом, мы хотим напомнить читателю, что в нейробиологии идея потенциала действия также является лишь приблизительным описанием эффектов активности клетки.Например, известны эффекты, основанные на внесинаптической диффузии нейротрансмиттеров [62], и считается, что активные проводимости в дендритах могут иметь решающее значение для вычислений [63].

    Наши поведенческие механизмы полностью пассивны, поскольку симулятор на основе транзисторов слишком медленный, чтобы играть в игру в течение любого разумного времени, а оборудование для ввода / вывода игры еще не реконструировано. Даже если бы мы могли «играть» в игру, размерность входного пространства состояла бы в лучшем случае из нескольких цифровых переключателей и простого джойстика.Это напоминает о достижении задач, которые преобладают в исследованиях движений. Потребуются задачи, которые выделяют один вид вычислений, чтобы исследования интерференции были действительно интерпретируемыми.

    Если бы у нас был способ выдвинуть гипотезу о правильной структуре, то его было бы достаточно легко проверить. Действительно, существует ряд крупномасштабных теорий мозга [5, 64, 65]. Однако набор потенциальных моделей мозга невероятно велик. Наши данные о мозге из всех экспериментов на данный момент очень ограничены и основаны на методах, которые мы рассмотрели выше.Таким образом, было бы весьма впечатляюще, если бы какая-либо из этих высокоуровневых моделей действительно соответствовала человеческому мозгу в разумной степени. Тем не менее, они служат прекрасным источником вдохновения для многих текущих исследований в области нейробиологии и начинают демонстрировать поведение, подобное человеческому [64]. Если мозг на самом деле прост, то человек может угадать модель, и с помощью генерации гипотез и их опровержения мы можем в конечном итоге получить эту модель. Если мозг на самом деле не прост, тогда этот подход может никогда не сойтись.Более простые модели могут дать больше понимания — в частности, поиск схемы «сумматора» был бы возможен, если бы мы хорошо разбирались в двоичном кодировании и могли бы разделить систему для конкретного управления входами и выходами субрегиона — исследуйте ее в разрезе, если ты будешь.

    Аналитические инструменты, которые мы приняли, во многих отношениях «классические», и их обучают аспирантам на курсах нейроинформатики. Недавний прогресс в методах уменьшения размерности, идентификации подпространств, анализа временных рядов и инструментов для построения богатых вероятностных моделей может дать некоторую дополнительную информацию, если предположить, что проблемы масштаба могут быть преодолены.В культурном отношении применение этих методов к реальным данным и вознаграждение тех, кто внедряет методологические инновации, могут стать более важными. Мы можем рассматривать рост биоинформатики как независимую область со своими собственными потоками финансирования. Нейробиологии нужны сильные нейроинформатики, чтобы разобраться в возникающих наборах данных, а известные искусственные системы могут служить проверкой работоспособности и способом понимания режимов отказа.

    Мы также хотим предположить, что разработка методов, позволяющих понять процессор, может стать важным промежуточным этапом для нейробиологии.Поскольку они могут быть смоделированы на любом компьютере и произвольно возмущены, они являются отличным испытательным стендом, чтобы спросить, насколько полезны методы, которые мы используем в нейробиологии на ежедневной основе. Научные области часто хорошо работают в ситуациях, когда мы можем измерить, насколько хорошо работает проект. В случае процессоров мы знаем их функции и можем знать, обнаруживают ли их наши алгоритмы. Если наши методы не могут работать с простым процессором, как мы можем ожидать, что он будет работать в нашем собственном мозгу? Машинному обучению и статистике в настоящее время не хватает хороших многомерных наборов данных со сложной базовой динамикой и известной достоверной информацией.Несмотря на то, что динамика процессора не идеальна, она может обеспечить убедительный промежуточный шаг. Кроме того, большинство наборов нейронных данных по-прежнему являются «небольшими данными» — сотнями ячеек за десятки минут. Процессор позволяет создавать временные ряды произвольной сложности и произвольной длины, позволяя сосредоточиться на масштабируемых алгоритмах . Мы должны быть осторожны, чтобы не переусердствовать, но нейробиология изобилует примерами использования аналитических инструментов из различных областей (теория линейных систем, теория случайных процессов, фильтрация Калмана) для понимания нейронных систем.

    В случае с процессором мы действительно понимаем, как он работает. У нас есть имя для каждого модуля на микросхеме, и мы знаем, какая область покрывается каждым из них (рис. 13a). Более того, для каждого из этих модулей мы знаем, как его результаты зависят от его входов, и многие студенты-электротехники знают несколько способов реализации одной и той же функции. В случае мозга у нас также есть способ разделить его на области (рис. 13b, заимствованный из [66]). Однако мы используем только анатомию для разделения на модули, и даже среди специалистов существует много разногласий по поводу разделения.Но что наиболее важно, мы обычно не знаем, как выходные данные соотносятся с входами. Как мы рассмотрели в этой статье, мы, возможно, даже захотим быть осторожными с выводами о модулях, которые нейробиология сделала до сих пор, в конце концов, большая часть наших идей исходит из небольших наборов данных с методами анализа, которые делают сомнительные предположения.

    Рис. 13. Что такое процессор.

    ( A ) Под процессором мы понимаем его иерархическую организацию, а также то, какая часть кремния реализует какую функцию.Для каждого из этих «функциональных модулей» мы знаем, как выходы зависят от входов. ( B ) Для мозга сложнее быть уверенным. Зрительная система приматов часто изображается подобным образом, например, эта диаграмма адаптирована из классической диаграммы Феллемана и ван Эссена [66]. Эти области изначально разделены в соответствии с анатомией, но есть широкие споры об идеальном способе разделения мозга на функциональные области. Более того, в настоящее время мы мало понимаем, как результаты каждой области зависят от ее затрат.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.g013

    Есть и другие вычислительные системы, которые ученые пытаются реконструировать. Особенно актуальными являются искусственные нейронные сети. Разрабатывается множество методов, чтобы узнать, как они работают. Это включает в себя способы позволить сетям рисовать изображения [67] и способы построения оптимальных стимулов для различных областей [68]. Хотя был достигнут прогресс в понимании механизмов и архитектуры сетей, выполняющих классификацию изображений, более сложные системы все еще полностью непрозрачны [69].Таким образом, истинное понимание даже этих сравнительно простых систем, созданных человеком, остается неуловимым, а иногда они могут даже удивить нас, обладая поистине удивительными свойствами [70]. Мозг явно намного сложнее, и наши трудности с пониманием глубокого обучения могут предполагать, что мозг трудно понять, если он использует что-то вроде градиентного спуска для функции стоимости.

    Какие разработки сделают понимание процессора и, в конечном итоге, мозга более доступным? Хотя мы не можем предложить окончательного вывода, мы видим несколько способов, которыми мы могли бы лучше понять процессор.Если бы у нас были эксперименты, которые более четко разделяли бы одно вычисление, тогда результаты были бы более значимыми. Например, исследования повреждений были бы гораздо более значимыми, если бы мы также могли одновременно контролировать точный код, который процессор выполнял в данный момент. Совершенно очевидно, что помогли бы лучшие теории; если бы мы знали, что у микропроцессора есть сумматоры, мы могли бы их искать. Наконец, более совершенные методы анализа данных, например те, которые могут явно искать иерархическую структуру или использовать информацию на нескольких процессорах.Особенно многообещающим представляется развитие в этих областях. Микропроцессор может помочь нам, будучи решетом для идей: хорошие идеи для понимания работы мозга также должны помочь нам понять процессор. В конечном итоге проблема не в том, что нейробиологи не могут понять микропроцессор, проблема в том, что они не поймут его, учитывая подходы, которые они сейчас используют.

    Методы

    Приобретение списка соединений

    Все сборы и разработка начального моделирования были выполнены Джеймсом [11].Для удаления кэпов нескольких ИС 6502D использовали серную кислоту при температуре 200 ° F. Световые микроскопы Nikon LV150n и Nikon Optiphot 220 были использованы для получения 72 мозаичных изображений кристалла в видимом свете, что дало 342 мегапикселя данных. Вычислительные методы и ручные аннотации, использованные человеком, были разработаны для реконструкции слоев металла, поликремния, переходных отверстий и межсоединений. Таким образом было захвачено 3510 активных транзисторов с расширенным режимом работы. Авторы вывели из топологии схемы 1018 транзисторов с режимом истощения (служащих в качестве подтягивающих устройств), поскольку они не смогли захватить слой маски истощения.

    Моделирование и поведение

    Был сконструирован оптимизированный симулятор C ++, позволяющий моделировать с частотой 1000 тактовых циклов процессора в секунду. Мы оценили четыре предоставленных ПЗУ (Donkey Kong, Space Invaders, Pitfall и Asteroids), в конечном итоге выбрав первые три, поскольку они надежно управляли TIA и впоследствии создавали кадры изображений. Для каждой игры моделировалось 10 секунд поведения, что давало более 250 кадров за игру.

    Исследования повреждений

    Моделирование всей схемы обеспечивает высокопроизводительную целенаправленную манипуляцию с базовой схемой.Мы систематически возмущаем каждый транзистор в процессоре, устанавливая на его вход высокий уровень, таким образом оставляя его во включенном состоянии. Мы измеряем влияние поражения по тому, продвинулась ли система достаточно далеко, чтобы нарисовать первый кадр игры. Невыполнение первого кадра считается потерей функции. Мы выявили 1560 транзисторов, которые привели к потере функции во всех играх, 200 транзисторов, которые привели к потере функции в двух играх, и 186 транзисторов, которые привели к потере функции для одной игры.Мы строим график этих одноразовых пораженных транзисторов с помощью игры на рис. 4.

    Коннектомический анализ

    Используя полученный список соединений, мы реализуем авторский метод из [31] на области процессора, состоящей из регистров X, Y и S. Непараметрическая зависимая от расстояния стохастическая блочная модель совместно подходит для шести матриц связности: G C 1, G C 2, C 1 → C 2 C 2 → C 1, C 1 → G , C 2 → G , и через цепь Маркова Монте-Карло ищет максимальное апостериорное сравнение наблюдаемой связности.

    Шип

    Мы решили сосредоточиться на переключении транзисторов, поскольку это наиболее близко по духу к дискретным потенциалам действия, доступным для нейробиологического анализа. Альтернатива, выполнение анализа сигналов на внутренних проводах, была бы аналогична измерению трансмембранного напряжения. Растры были построены из 10 примеров транзисторов, которые показали достаточную разницу в скорости всплесков.

    Кривые настройки

    Мы вычисляем яркость по выходному значению RGB симулятора для каждого выходного пикселя в TIA.Затем мы смотрим на растры транзисторов и суммируем активность для 100 предыдущих временных шагов и называем это «средней скоростью». Затем для каждого транзистора мы вычисляем кривую настройки средней скорости в зависимости от яркости, нормированную на частоту появления этого значения яркости. Обратите внимание, что каждая игра выводит только небольшое количество дискретных цветов и, следовательно, дискретные значения яркости. Мы использовали SI, так как он дает наиболее равномерную выборку яркостного пространства. Затем мы оцениваем степень соответствия унимодиальной гауссиане для каждой результирующей кривой настройки и классифицируем кривые настройки на глаз на простые и сложные ответы, репрезентативные примеры которых приведены на рис. 4.

    Анализ ключевых слов

    Для поведения SI мы взяли активность пиков из первых 100 мс SI и выполнили анализ слова пиков на случайном подмножестве из 64 транзисторов, близких к средней частоте срабатывания всех 3510.

    Локальный потенциал поля

    Для получения «потенциалов локального поля» мы пространственно интегрируем переключение транзисторов по области с гауссовым взвешиванием σ = 500 мкм и фильтруем результат с помощью фильтра нижних частот, используя окно с шириной 4 временных шагов.

    Мы вычисляем периодограммы, используя метод Велча с окнами длиной 256 отсчетов без перекрытия и окном Хеннинга.

    Причинность по Грейнджеру

    Мы применяем методы оценки условной причинности по Грейнджеру, как описано в [71]. Мы берем LFP, сгенерированный с использованием методов, описанных в разделе, и создаем 100 испытаний длительностью мс для каждого поведенческого эксперимента. Затем мы вычисляем условную причинно-следственную связь по Грейнджеру для порядков модели от 1 до 31. Мы вычисляем BIC для всех типов поведения и выбираем порядок модели, равный 20, поскольку именно здесь находятся плато BIC.

    Запись всего мозга

    Регистрируется состояние переключения транзистора для первых 10 6 меток времени для каждого поведенческого состояния, и выполняется их дискретизация с шагом в 100 раз. Активность каждого транзистора преобразуется в z-показатель путем вычитания среднего значения и нормализации до единичной дисперсии.

    Уменьшение размерности

    Мы выполняем уменьшение размерности на первых 100 000 временных шагов векторов состояний транзисторов из 3510 элементов для каждого поведенческого условия.Мы используем неотрицательную матричную факторизацию, которая пытается найти две матрицы, W и H , произведение которых WH аппроксимирует матрицу наблюдаемых данных X . Это равносильно минимизации цели.

    Реализация Scikit-Learn [72], инициализированная с помощью разложения по неотрицательному двойному сингулярному числу, решена с помощью координатного спуска, как и по умолчанию. Мы используем скрытую размерность 6, поскольку она была найдена вручную, чтобы обеспечить наиболее интерпретируемые результаты.При построении интенсивность каждого транзистора в скрытом измерении указывается насыщенностью и размером точки.

    Чтобы интерпретировать скрытую структуру, мы сначала вычисляем корреляцию со знаком между скрытым размером и каждым из 25 известных сигналов. Мы показываем особенно интерпретируемые результаты.

    Дополнительная информация

    S1 Video. Видео таймсерии активности Donkey Kong.

    Вверху: цветные временные ряды показывают активацию шести найденных неотрицательных компонентов как функцию времени.Внизу: транзисторы, активные в определенный момент времени, окрашены в соответствии с их наиболее активными компонентами.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.s001

    (MP4)

    S2 Видео. Видео таймсерий активности Space Invaders.

    Вверху: цветные временные ряды показывают активацию шести найденных неотрицательных компонентов как функцию времени. Внизу: транзисторы, активные в определенный момент времени, окрашены в соответствии с их наиболее активными компонентами.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.s002

    (MP4)

    S3 Видео. Видео таймсерий активности Pitfall.

    Вверху: цветные временные ряды показывают активацию шести найденных неотрицательных компонентов как функцию времени. Внизу: транзисторы, активные в определенный момент времени, окрашены в соответствии с их наиболее активными компонентами.

    https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005268.s003

    (MP4)

    Благодарности

    Мы хотели бы поблагодарить команду Visual 6502 за оригинальные работы по моделированию и реконструкции.Мы благодарим Гэри Маркуса, Адама Марблстоуна, Малкольма Макивера, Джона Кракауэра и Ярдена Каца за полезные обсуждения, а также Фонд Кавли за спонсирование «Семинара по кортикальным вычислениям», на котором эти идеи были впервые развиты. Благодарим Phil Mainwaring за предоставление схемы 6502 на рис. 13.

    Вклад авторов

    1. Концептуализация: EJ.
    2. Обработка данных: EJ.
    3. Формальный анализ: EJ KPK.
    4. Получение финансирования: КПК.
    5. Расследование: EJ KPK.
    6. Методология: EJ KPK.
    7. Администрация проекта: EJ KPK.
    8. Ресурсы: EJ.
    9. Программное обеспечение: EJ.
    10. Надзор: КПК.
    11. Проверка: EJ KPK.
    12. Визуализация: EJ.
    13. Написание — черновик: EJ KPK.
    14. Написание — просмотр и редактирование: EJ KPK.

    Список литературы

    1. 1. Сейновски Т.Дж., Черчленд П.С., Мовшон Я. Использование больших данных в нейробиологии. Природа нейробиологии. 2014; 17 (11): 1440–1. pmid: 25349909
    2. 2. Фримен Дж., Владимиров Н., Кавашима Т., Му Й., Софронев Н.Дж., Беннетт Д.В. и др. Масштабирование мозговой активности с помощью кластерных вычислений. Природные методы. 2014; 11 (9). pmid: 25068736
    3. 3.Вивьен М. Схема сетей мозга. Природа. 2012; 490: 293–298.
    4. 4. Аливисатос А.П., Чун М., Черч Г.М., Гринспен Р.Дж., Роукс М.Л., Юсте Р. Проект карты активности мозга и проблема функциональной коннектомики. Нейрон. 2012; 74 (6): 970–974. pmid: 22726828
    5. 5. Маркрам Х. Проект человеческого мозга. Scientific American. 2012; 306: 50–55. pmid: 22649994
    6. 6. Аренс М.Б., Ли Дж.М., Орджер МБ, Робсон Д.Н., Шир А.Ф., Энгерт Ф. и др.Общемозговая динамика нейронов во время двигательной адаптации у рыбок данио. Природа. 2012. 485 (7399): 471–477. pmid: 22622571
    7. 7. Преведел Р., Юн Иг, Хоффманн М., Пак Н., Ветцштейн Г., Като С. и др. Одновременная трехмерная визуализация нейронной активности всего животного с использованием световой микроскопии. Методы природы. 2014. 11 (7): 727–730. pmid: 24836920
    8. 8. Нгуен Дж. П., Шипли Ф. Б., Линдер А. Н., Пламмер Г. С., Лю М., Сетру С.У. и др. Визуализация кальция всего мозга с клеточным разрешением у свободно ведущих Caenorhabditis elegans.Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2015; (9): 33. pmid: 26712014
    9. 9. Лазебник Ю.А. Может ли биолог починить радио? Или то, что я узнал, изучая апоптоз. Раковая клетка. 2002. 2 (3): 179–182. pmid: 12242150
    10. 10. Монфор Н., Богост И. Гонки на луч: компьютерная система видео Atari. Кембридж: MIT Press; 2009.
    11. 11. Джеймс Дж., Сильверман Б., Сильверман Б. Визуализация классического процессора в действии.В: ACM SIGGRAPH 2010 Talks on — SIGGRAPH’10. Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: ACM Press; 2010. с. 1. Доступно по адресу: http://portal.acm.org/citation.cfm?doid=1837026.1837061. https://doi.org/10.1145/1837026.1837061
    12. 12. Такемура Си, Бхариоке А., Лу З., Нерн А., Виталадевуни С., Ривлин П.К. и др. Схема визуального обнаружения движения, предложенная коннектомикой дрозофилы. Природа. 2013; 500 (7461): 175–181. pmid: 23925240
    13. 13. Helmstaedter M, Briggman KL, Turaga SC, Jain V, Seung HS, Denk W.Коннектомическая реконструкция внутреннего плексиформного слоя сетчатки мыши. Природа. 2013; 500 (7461): 168–174. pmid: 23925239
    14. 14. Mnih V, Kavukcuoglu K, Silver D, Rusu Aa, Veness J, Bellemare MG и др. Контроль на уровне человека посредством глубокого обучения с подкреплением. Природа. 2015; 518 (7540): 529–533. pmid: 25719670
    15. 15. Aloupis G, Demaine ED, Guo A, Viglietta G. Классические игры для Nintendo (вычислительно) сложны. В: Материалы 7-й Международной конференции по развлечениям с алгоритмами (FUN 2014).Остров Липари, Италия; 2014. с. 41–50. Доступно по ссылке: http://arxiv.org/abs/1203.1895.
    16. 16. Хопфилд Дж. Дж., Броуди CD. Что такое момент? Переходная синхронность как коллективный механизм пространственно-временной интеграции. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2001. 98 (3): 1282–1287. pmid: 11158631
    17. 17. Карандини М. От схем к поведению: мост слишком далеко? Природа нейробиологии. 2012; 15 (4): 507–9. pmid: 22449960
    18. 18.Маром С. На ненадежном пути обратной нейроинженерии. Границы вычислительной неврологии. 2009; 3 (май): 3–6. pmid: 19503751
    19. 19. Мел Б. В мозгу модель — это цель. Природа Неврологии. 2000; 3 (ноябрь):

      .
    20. 20. Браун JW. Рассказ о нейробиологах и компьютере: почему механистическая теория важна. Границы неврологии. 2014; 8 (октябрь): 1–3. pmid: 25400544
    21. 21. Кайзер К., Кординг К., Кениг П.Обработка сложных стимулов и природных сцен в зрительной коре. Текущее мнение в нейробиологии. 2004. 14 (4): 468–473. pmid: 15302353
    22. 22. фон Нейман Дж. Компьютер и мозг. 1-е изд. Нью-Хейвен: издательство Йельского университета; 1958.
    23. 23. Маркус Дж., Мраморный камень А., Дин Т. Атомы нейронных вычислений. Наука. 2014; 346 (6209): 551–552. pmid: 25359953
    24. 24. Мардер Э., Гоайярд Дж. М.. Вариабельность, компенсация и гомеостаз нейронных и сетевых функций.Обзоры природы. 2006; 7 (июль): 563–574. pmid: 167

    25. 25. О’Рурк Н.А., Вейлер Н.С., Мичева К.Д., Смит С.Дж. Глубокое молекулярное разнообразие синапсов млекопитающих: почему это важно и как его измерить. Обзор Nature Neuroscience. 2012; 13 (6): 365–79. pmid: 22573027
    26. 26. Хориучи Т.К., Бишофбергер Б., Кох К. Аналоговая саккадическая система движения глаз СБИС. Достижения в системах обработки нейронной информации 6. 1994; п. 582–589.
    27. 27. Бергер Т.В., Хэмпсон Р.Э., Сонг Д., Гунавардена А., Мармарелис В.З., Дедвайлер С.А.Кортикальный нервный протез для восстановления и улучшения памяти. Журнал нейронной инженерии. 2011; 8 (4): 046017. pmid: 21677369
    28. 28. Марр Д. ВИДЕНИЕ. Кембридж, Массачусетс: MIT Press; 1982. https://doi.org/10.7551/mitpress/9780262514620.001.0001
    29. 29. Джонс EG. Нейроанатомия: Кахаль и после Кахала. Обзоры исследований мозга. 2007; 55 (2 СПЕЦ. ИСС.): 248–255. pmid: 17659350
    30. 30. Павлович Д.М., Вертес П.Е., Буллмор Е.Т., Шафер В.Р., Николс Т.Э.Стохастическое блочное моделирование модулей и ядра коннекома Caenorhabditis elegans. PLoS ONE. 2014; 9 (7): e97584. pmid: 24988196
    31. 31. Йонас Э., Кординг К. Автоматическое открытие типов клеток и микросхем на основе нейронной коннектомики. eLife. 2015; 4: e04250. pmid: 25928186
    32. 32. Тоулсон EK, Vertes PE, Ahnert SE, Schafer WR, Bullmore ET. Богатый клуб нейронального коннектома C. elegans. Журнал неврологии. 2013. 33 (15): 6380–6387. pmid: 23575836
    33. 33.Бриггман К.Л., Денк В. К реконструкции нейронной цепи с помощью методов объемной электронной микроскопии. Текущее мнение в нейробиологии. 2006. 16 (5): 562–570. pmid: 16962767
    34. 34. Лихтман Дж. В., Санес Дж. Р. Ome sweet ome: что геном может рассказать нам о коннектоме? Текущее мнение в нейробиологии. 2008. 18 (3): 346–353. pmid: 18801435
    35. 35. Варшней Л.Р., Чен Б.Л., Паниагуа Е, Холл Д.Х., Чкловский ДБ. Структурные свойства нейрональной сети Caenorhabditis elegans.Вычислительная биология PLoS. 2011; 7 (2): e1001066. pmid: 21304930
    36. 36. Усоскин Д., Фурлан А., Ислам С., Абдо Х., Лённерберг П., Лу Д. и др. Беспристрастная классификация типов сенсорных нейронов с помощью крупномасштабного секвенирования одноклеточной РНК. Природа Неврологии. 2014. 18 (1): 145–153. pmid: 25420068
    37. 37. Рорден К., Карнат Х.О. Использование поражений человеческого мозга для определения функции: пережиток прошлой эпохи в эпоху фМРТ? Обзор Nature Neuroscience. 2004. 5 (10): 813–9. pmid: 15378041
    38. 38.Jenett A, Rubin G, Ngo TTB, Shepherd D, Murphy C, Dionne H и др. Ресурс линии драйвера GAL4 для нейробиологии дрозофилы. Отчеты по ячейкам. 2012; 2 (4): 991–1001. pmid: 23063364
    39. 39. Асо Й, Хаттори Д., Ю Й, Джонстон Р. М., Айер На, Нго Т. Т. и др. Нейронная архитектура грибовидного тела обеспечивает логику ассоциативного обучения. eLife. 2014; 3: 1–47. pmid: 25535793
    40. 40. Йейтс Дж., Кац Л., Парк И.М., Пиллоу Дж. У., Хук А. Разделяемое функциональное значение деятельности, связанной с выбором, в спинном потоке приматов.Cosyne Abstracts. 2014; 535 (7611): Солт-Лейк-Сити, США.
    41. 41. Hubel DH, Wiesel TN. Рецептивные поля, бинокулярное взаимодействие и функциональная архитектура зрительной коры головного мозга кошки. Журнал физиологии. 1962. 160 (1): 106–154. pmid: 14449617
    42. 42. О’Киф Дж., Достровский Дж. Гиппокамп как пространственная карта. Предварительные свидетельства активности единиц у свободно передвигающейся крысы. Исследование мозга. 1971; 34 (1): 171–175. pmid: 5124915
    43. 43. Хафтинг Т., Фин М., Молден С., Мозер М., Мозер Э.Микроструктура пространственной карты энторинальной коры. Природа. 2005. 436 (7052): 801–806. pmid: 15965463
    44. 44. Канвишер Н, Макдермотт Дж., Чун ММ. Веретенообразная область лица: модуль в экстрастриальной коре головного мозга человека, специализирующийся на восприятии лица. Журнал неврологии: официальный журнал Общества неврологии. 1997. 17 (11): 4302–11. pmid:

      47
    45. 45. Галлант Дж. Л., Коннор К. Э., Ракшит С., Льюис Дж. В., Ван Эссен, округ Колумбия. Нейронные ответы на полярную, гиперболическую и декартовую решетку в области V4 обезьяны-макаки.Журнал нейрофизиологии. 1996. 76 (4): 2718–2739. pmid: 8899641
    46. 46. Скоттун BC, Де Валуа Р.Л., Грософ Д.Х., Мовшон Дж.А., Альбрехт Д.Г., Бондс AB. Классификация простых и сложных клеток на основе модуляции ответа. Исследование зрения. 1991. 31 (7–8): 1079–1086. pmid: 16
    47. 47. Кирога Р., Редди Л., Крейман Г., Кох С., Фрид И. Инвариантное визуальное представление одиночными нейронами в человеческом мозге. Природа. 2005. 435 (7045): 1102–1107. pmid: 15973409
    48. 48.Schneidman E, Berry MJ, Segev R, Bialek W. Слабые парные корреляции подразумевают сильно коррелированные состояния сети в нейронной популяции. Природа. 2006; 440 (апрель): 1007–1012. pmid: 16625187
    49. 49. Гессе Дж., Гросс Т. Самоорганизованная критичность как фундаментальное свойство нейронных систем. Границы системной нейробиологии. 2014; 8 (сентябрь): 166. pmid: 25294989
    50. 50. Сет А.К., Барретт А.Б., Барнетт Л. Грейнджер Анализ причинно-следственной связи в нейробиологии и нейровизуализации.Журнал неврологии. 2015; 35 (8): 3293–3297. pmid: 25716830
    51. 51. Стивенсон И.Х., Кёрдинг КП. О подобии функциональной связи между нейронами, оцениваемой во времени. PLoS ONE. 2010; 5 (2): e9206. pmid: 20174620
    52. 52. Huettel SA, Song AW, McCarthy G. Функциональная магнитно-резонансная томография. 3-е изд. Sinauer Associates; 2014.
    53. 53. Каннингем Дж. П., Ю. Б. М.. Снижение размерности для крупномасштабных нейронных записей.Природа Неврологии. 2014 ;. pmid: 25151264
    54. 54. Черчленд М.М., Каннингем Дж. П., Кауфман М. Т., Фостер Д. Д., Нуюджукиан П., Рю С. И. и др. Динамика нейронной популяции при достижении. Природа. 2012. 487 (7405): 51–6. pmid: 22722855
    55. 55. Ли ДД, Сын Х.С. Изучение частей объектов путем факторизации неотрицательной матрицы. Природа. 1999; 401 (6755): 788–91. pmid: 10548103
    56. 56. Агарвал Г., Стивенсон И.Х., Берени А., Мидзусеки К., Бузаки Г., Соммер Ф.Т.Пространственно распределенные локальные поля в гиппокампе кодируют положение крысы. Наука. 2014; 344 (6184): 626–630. pmid: 24812401
    57. 57. Тинг Л. Х., Маккей Дж. Л. Нейромеханика мышечного синергизма позы и движения. Текущее мнение в нейробиологии. 2007. 17 (6): 622–628. pmid: 18304801
    58. 58. Thiele A, Stoner G. Нейронная синхронизация не коррелирует с когерентностью движения в кортикальной области MT. Природа. 2003. 421 (6921): 366–370. pmid: 12540900
    59. 59. Кеннеди МБ.Машины обработки сигналов в постсинаптической плотности. Наука (Нью-Йорк, Нью-Йорк). 2000. 290 (5492): 750–4.
    60. 60. Бузаки Г. Нейрональные колебания в корковых сетях. Наука. 2004; 304 (5679): 1926–1929. pmid: 15218136
    61. 61. Рингач Д.Л., Шепли Р.М., Хокен М.Дж. Ориентационная селективность у макака V1: разнообразие и ламинарная зависимость. Журнал неврологии: официальный журнал Общества неврологии. 2002. 22 (13): 5639–5651. pmid: 12097515
    62. 62.Мардер Э., Тирумалай В. Клеточные, синаптические и сетевые эффекты нейромодуляции. Нейронные сети. 2002. 15 (4–6): 479–493. pmid: 12371506
    63. 63. Лондон М., Хойссер М. Дендритные вычисления. Ежегодный обзор неврологии. 2005. 28 (1): 503–532. pmid: 16033324
    64. 64. Элиасмит К., Стюарт Т.К., Чу Х, Беколай Т., ДеВольф Т., Тан И и др. Крупномасштабная модель функционирующего мозга. Наука. 2012. 338 (6111): 1202–1205. pmid: 23197532
    65. 65.Андерсон Дж. Р., Матесса М., Лебьер К. ACT-R: теория познания более высокого уровня и его связь с визуальным вниманием. Взаимодействие человека с компьютером. 1997; 12: 439–462.
    66. 66. Феллеман ди-джей, Ван Эссен, округ Колумбия. Распределенная иерархическая обработка в коре головного мозга приматов. Кора головного мозга (Нью-Йорк, Нью-Йорк: 1991). 1991; 1 (1): 1–47. pmid: 1822724
    67. 67. Йосински Дж., Клун Дж., Нгуен А., Фукс Т., Липсон Х. Понимание нейронных сетей посредством глубокой визуализации.Международная конференция по машинному обучению — Deep Learning Workshop 2015. 2015; п. 12.
    68. 68. Zeiler MD, Fergus R. Визуализация и понимание сверточных сетей. Конспект лекций по информатике (включая подсерии лекций по искусственному интеллекту и лекций по биоинформатике). 2014; 8689 LNCS (ЧАСТЬ 1): 818–833.
    69. 69. Липтон Р.Дж., Реган К.В. Magic To Do; 2016 г. Доступно по адресу: https://rjlipton.wordpress.com/2016/02/07/magic-to-do/.
    70. 70. Сегеди Ц., Заремба В., Суцкевер И. Интересные свойства нейронных сетей. arXiv препринт. 2013; п. 1–10.
    71. 71. Дин М., Чен Й, Бресслер С.Л. Причинность Грейнджера: основная теория и применение в нейробиологии. Справочник по анализу временных рядов. 2006; (февраль): 451–474.
    72. 72. Pedregosa F, Varoquaux G, Gramfort A, Michel V, Thirion B, Grisel O и др. Scikit-learn: Машинное обучение на Python. Журнал исследований в области машинного обучения.2012; 12: 2825–2830.

    UK Vintage Radio Repair and Restoration

    UK Vintage Radio Repair and Restoration — Transistor Faures, Test and Замена

    Транзистор Неисправности, тестирование и замена


    Распространено мнение, что клапаны ненадежны и что транзисторы служат вечно. На самом деле клапаны далеко не такие ненадежные как люди думают (ремонтники часто заявляют, что клапан вышел из строя, и взимают плату за это покрывает затраты времени на поиск и замену пары неисправных конденсаторы, потому что клиенты ожидали выхода клапанов из строя).

    Современные кремниевые транзисторы очень надежны при эксплуатации в соответствии с их техническими характеристиками и рекомендованными условиями эксплуатации (температура, влажность и т. д.). Они легко переживут ожидаемую жизнь оборудование. Однако, если они выйдут за пределы своих возможностей, их жизнь будет ограниченное. Это может быть сделано для экономии денег или намеренного сокращения жизни. оборудования (почему столько дешевого современного оборудования выходит из строя за несколько месяцев после истечения гарантии?).

    Ранние германиевые транзисторы менее надежны, хотя это не следует рассматривать как критику, поскольку наборы, вероятно, были ожидается, что прослужит около пяти лет, и никто не ожидал, что коллекционеры будут ремонтируют их сорок лет спустя.


    Транзисторы серии AF117

    Самыми ненадежными транзисторами являются Серия AF117 используется в каскадах ВЧ и ПЧ многих производимых транзисторных радиоприемников. в 1960-е гг. У них есть металлические банки и четыре вывода — четвертый вывод подключается. в банку для досмотра. Номера типов включают AF114, AF115, AF116, AF117, OC170 и OC171. Они склонны к возникновению внутренних коротких замыканий между банками. и либо коллектор, либо эмиттер.

    Самый простой способ обнаружить эту неисправность — коснуться каждый транзистор с ручкой маленькой отвертки с включенным набором на.При постукивании по устройству-нарушителю устройство либо потрескает, либо лопнет. в жизнь ненадолго. Может показаться, что набор оживает навсегда, но Вы можете быть уверены, что это не сработает, если попробуете еще раз на следующей неделе!

    Взяты следующие диаграмма и абзац из книги Электронный Классика, написанная Энди Эммерсоном.

    » Причина смерти или механизм неисправности весьма интересен. Где его открыть вверх, вы обнаружите, что оболочка, окружающая транзистор, содержит силиконовая смазка и воздушное пространство внутри металлической банки.С внутренней стены из банки в воздушном пространстве растут микроскопические волоски (0,008 мм в диаметре) неопознанного среда, которая является жесткой, упругой и электропроводной. Через двадцать пять к тридцати годам эти проводящие волоски достигают внутренней конструкции свинца, с указанием описанных симптомов неисправности. Непонятно, является ли воздушное пространство частью проектного замысла или фактически является ошибкой процесса ».

    Идеального решения этой проблемы нет. В традиционное решение инженеров заключалось в том, чтобы отрезать провод экрана, который часто заставить набор снова работать.Однако появление другого волосы достигают другой внутренней связи.

    Любой сменный транзистор того же типа, независимо от того, бывшие в употреблении или новые-старые, будут иметь одинаковые волосы и почти наверняка рано или поздно возникнет такая же проблема.

    Короткое замыкание можно устранить путем разряда конденсатор 50 мкФ, заряженный до 50 В между выводом экрана и тремя другими выводы соединены вместе. Если питание 50 В недоступно, конденсатор большего размера заряжен до более низкого напряжения (например,г. От 1000 мкФ до 9 В), вероятно, будет то же самое эффект, хотя это не было проверено. Опять же с этим решением мы находимся на заняло время, потому что рано или поздно другой волос достигнет внутренней связи. Если набор останется в вашей коллекции, это, вероятно, хорошее решение. потому что он сохраняет оригинальность, и периодический ремонт не является большой проблемой. Это мое нормальное решение проблемы.

    До недавнего времени использовалась более новая серия германия транзисторы были доступны — AF121 и AF125 были полезны общего назначения устройства, которые заменят всю серию AF117.У них есть банки меньшего размера и отведения находятся в другом порядке. Следовательно, это не невидимый ремонт, но они надежны. Однако AF121 и AF125 больше не доступны, как и любые другие высокочастотные германиевые транзисторы.

    Другая альтернатива — установить современный кремний. транзисторы. Поскольку напряжение смещения другое (от 0,2 В до 0,3 В для германия и от 0,6 В до 0,7 В для кремния), необходимо изменить схему смещения на подходить. Я планирую изучить изменения, которые потребуются в ближайшие несколько месяцев, и со временем добавлю сюда подробности.Это метод ремонта, используемый дилерами. продажа рабочих комплектов с гарантией.


    Транзисторы звуковые

    Аудиовыход и драйверные транзисторы также могут дайте проблемы. Иногда они становятся прерывистыми, и одна и та же отвертка Проверка прикосновением ручки часто выявляет проблему.

    Похоже, это влияет на многие аудиотранзисторы, включая OC71, OC78, OC81, AC127, AC128, AC176, AC187 и AC188. Проблема не в том однако универсальный, как и серия AF117, и замена на аналогичный транзистор из подручного набора часто будет постоянным решением.

    У серии AC1xx иногда возникают прерывистые короткое замыкание между корпусом и внутренним соединением. Это только вызывает проблема, если транзистор установлен на пластине радиатора, который подключен к шине 0В комплекта. Я не знаю, та же ли причина Транзисторы типа AF117, или подействует ли это же лекарство. В редких случаях Я столкнулся с этим, только что заменил транзистор.

    На момент написания ограниченный ассортимент германия аудиотранзисторы все еще доступны, но это, вероятно, только вопрос времени до того, как они будут сняты с производства.AC128 — хорошая замена общего назначения для OC71, OC78 и OC81. Обратите внимание, что AC127, AC176 и AC187 являются NPN, а остальные являются ПНП.

    Также возможна замена на современные кремниевые устройства. возможность, но в настоящее время это не такая актуальная проблема, как серия AF117.


    Транзисторы и диоды германиевые прочие

    OC44 и OC45, используемые в ранних наборах транзисторов имеют тенденцию быть надежными. Достаточно запчастей из лома и т. Д., Чтобы обеспечить замена периодически выходящего из строя устройства.

    Германиевые диоды скорее изнашиваются, чем полностью умереть; часто показывает повышенную обратную утечку и увеличенную прямую сопротивление. Несколько германиевых диодов (например, OA47) все еще доступны, но как и в случае с германиевыми транзисторами, их дни должны быть сочтены.

    Современные малосигнальные диоды Шоттки, такие как Philips BAT83 и BAT85 имеют такое же прямое падение, что и германиевые диоды при низком уровне токи, и, вероятно, может использоваться как прямая замена во многих наборах.Снова Я буду расследовать это.


    Тестирование транзисторов

    Подозреваемый транзистор можно проверить мультиметром на диапазоне сопротивления довольно легко. Поскольку транзистор состоит из двух PN-переходов (между базой и эмиттером и между базой и коллектором) сопротивление их можно проверить в обоих направлениях. Также сопротивление между коллектором и эмиттер необходимо проверить — он должен быть разомкнут в обе стороны.

    Полученные результаты зависят от того, являетесь ли вы с помощью цифрового или аналогового измерителя.Для германиевого транзистора PNP вы должны получить следующие результаты:

    Цифровой измеритель в диапазоне сопротивлений 2 кОм:

    Подключения Полярность Результат
    B к E и B к C отрицательный к B Несколько сотен Ом
    B к E и B к C Положительный к B Обрыв цепи
    C до E отрицательный к E Обрыв цепи
    C до E Положительный к E Обрыв цепи или несколько сотен Ом
    C к E и B Положительный к E Обрыв цепи

    Аналоговый измеритель (AVO-8) на X1 диапазон сопротивления:

    Подключения Полярность Результат
    B к E и B к C Положительный к B Около десяти Ом
    B к E и B к C отрицательный к B Обрыв цепи
    C до E Положительный к E Обрыв цепи
    C до E отрицательный к E Обрыв цепи или около 2 кОм
    C к E и B отрицательный к E Обрыв цепи

    Показания могут отличаться в зависимости от счетчика, но общая картина должна быть такой же, если транзистор в порядке.

    Обратите внимание, что теоретически мы ожидаем получить разомкнутую цепь показания между эмиттером и коллектором при двустороннем подключении счетчика. Однако на практике мы часто получаем небольшой прямой ток утечки. Это больше на цифровом измерителе из-за более низкого испытательного тока. Чтобы подтвердить, что это не проблема, подключите базу к эмиттеру, чтобы транзистор был полностью смещен выключен, и показание сопротивления должно увеличиться до разомкнутой цепи. Это показано в последней строке таблиц выше.

    Вы могли заметить, что полярность измерителя для аналогового счетчика — это противоположность цифрового счетчика. Это до способу построения цепей в счетчике, и это именно то, что мы ожидал бы.

    При проверке германиевых NPN-транзисторов полярность следует менять местами для каждого теста, тогда результаты будут одинаковыми. Самый ранний В транзисторных радиоприемниках используются транзисторы PNP. Единственные транзисторы NPN, которые вы, скорее всего, встречаются в бестрансформаторных выходных каскадах.

    При проверке транзистора выводом экрана (например, серия AF117), проверьте сопротивление между экраном и каждым других отведений. Он должен читать разомкнутую цепь.

    Часто при тестировании транзисторов вы нужно думать о полярности. Просто проверьте базу-эмиттер и базу-коллектор перекрестков, и для каждого вы должны ожидать увидеть чтение в одну сторону и не читать наоборот. Затем проверьте, что переход коллектор-эмиттер не замкнут накоротко.


    Испытательные диоды

    Диоды также можно проверить с помощью мультиметра на диапазон сопротивления. Так как у него всего два отведения, то есть только два теста — вперед. и наоборот.

    Цифровой измеритель в диапазоне сопротивлений 2 кОм:

    Подключения Полярность Результат
    от A до K Положительный к A Несколько сотен Ом
    от A до K отрицательный к A Обрыв цепи

    Аналоговый измеритель (AVO-8) на X1 диапазон сопротивления:

    Подключения Полярность Результат
    от A до K отрицательный к A Около двадцати Ом
    от A до K Положительный к A Обрыв цепи

    Опять же, показания будут отличаться для разных типов. метра.Если вторая проверка показывает что-либо, кроме обрыва цепи, диод дырявый.


    Замена транзисторов и диодов

    Если вы читаете старинные книги, они вам посоветуют, что следует проявлять особую осторожность, чтобы тепло от пайки не достигло корпуса транзисторов и диодов. Они часто предлагают использовать тепловой шунт (зажим типа «крокодил»). или плоскогубцы на поводке, чтобы отвести тепло) и предупредит о страшных последствия, если это игнорируется.

    На практике легче сказать, чем сделать.Транзисторы часто устанавливаются близко к печатной плате, чтобы не было места для теплового шунта если хотите. Если провода длиннее, на них обычно надевают рукава для предотвращения короткое замыкание, поэтому снова нельзя использовать тепловой шунт.

    Решение — забыть о тепловом шунте, и соблюдать осторожность при пайке, чтобы компонент не стал слишком горячим. В старинных книгах часто предлагалось использовать небольшой паяльник примерно 15 Вт при пайке транзисторов.Идея заключалась в том, что меньшая мощность не допускайте чрезмерного нагрева деталей. На практике, если вы используете пайку малой мощности гладить требуется больше времени для пайки стыка, поэтому тепло распространяется дальше, увеличивая риск повреждения.

    Я предпочитаю использовать достаточно мощный утюг, примерно От 35 до 50 Вт, который был полностью нагрет. Я использую терморегулятор утюг установлен примерно на 350 ° C. При этом стыки можно припаять или распаять. быстро, и тепло не успевает распространиться очень далеко.Попытайся избежать нагревание стыков более 2 секунд. Этого должно быть достаточно времени припаять или отпаять стык. Затем подождите 10 секунд или около того, чтобы все остудить, прежде чем делать следующий стык.

    Для демонтажа используйте подпружиненный демонтаж. насос для удаления большей части припоя. Если поводок перевернут против гусеницы, Затем вам нужно будет нагреть соединение во второй раз и переместить корпус транзистора. так, чтобы поводок немного оторвался от гусеницы.Этого должно быть достаточно чтобы освободить провод, и вы можете повторить операцию с другими выводами — запомнив чтобы дать время для охлаждения между операциями.

    При установке нового или заменяемого транзистора, может оказаться полезным отрезать провода разной длины, чтобы вставляйте их в отверстия по одному. Это особенно полезно, если транзистор находится в неудобном положении. Еще раз проверьте, есть ли у вас потенциальные клиенты в нужные отверстия перед пайкой.Я люблю наносить минимальное количество припоя требуется для выполнения соединений на этом этапе, затем протестируйте комплект. Если он работает, стыки можно припаять немного большим количеством припоя, а выводы обрезать. Я не обычно складывают провода против гусениц, так как это делает любой последующий ремонт труднее.


    Соединения транзисторов и диодов

    Выводы транзисторов часто входит в служебные данные для набора. В противном случае его обычно можно получить из справочников транзисторов.Данные по многим транзисторам доступны на моем Valve Компакт-диск с данными.

    На этой схеме показаны подключения проводов для Транзисторы Маллара чаще всего встречаются в британских транзисторных радиоприемниках. в 1960-х (вид снизу). Хотя это и не указано, второй и третьи типы упаковки также обычно имеют цветные точки на стороне банки. коллектором. Не думайте, что другие транзисторы в аналогичных корпусах одинаковые связи!

    У диодов катодный вывод имеет маркировку полоса или другой цвет.Некоторые диоды используются для стабилизации температуры выходных каскадов в однотипных корпусах с транзисторами; с этими катодный вывод отмечен точкой сбоку на корпусе. Катодный свинец диода иногда обозначается знаком «+», так как это положительный выход, когда диод используется как выпрямитель.



    Дом


    Этот веб-сайт, включая весь текст и изображения, не указанные иным образом, являются собственностью © 1997 — 2006 Paul Stenning.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *