Paristor
Een torrentester die transistoren paart
Dit is zeker niet "weer een transistortester", maar een vernuftig apparaatje dat in al zijn eenvoud in staat is om uit een berg NPN-transistoren snel een paartje te selekteren dat dezelfde basis/ emitter-spanning en stroomversterking bezit. De nauwkeurigheidsgraad is daarbij instelbaar tussen "ruwweg gelijk" en exakt (1%) gelijk. Eigenlijk een onmisbaar hulpmiddel dus bij het zoeken naar geschikte torren voor differentiaalversterkers of temperatuursensors.
Het uitzoeken van transistorpaartjes is een weinig geliefde en tijdrovende aangelegenheid. Toch is het vrij vaak nodig om over geselekteerde exemplaren te beschikken, met name natuurlijk in verschilversterkers en vooral ook bij gebruik van transistors als temperatuursensor. Dan zit er meestal niets anders op dan maar met een geimproviseerde testschakeling en een universeelmeter een hele verzameling transistors te gaan meten en alle resultaten netjes op te schrijven. Een klus waar je echt even voor moet gaan zitten.
Met deze torrentester is het een stuk prettiger werken. Steeds kunnen twee NPN-transistoren tegelijk snel achtereen in een voetje worden geprikt, waarbij oplichtende LED's aangeven of zij kwa UBE en HFE al of niet bij elkaar passen. Er hoeft verder niets te worden gedaan - de schakeling zoekt zelf het instelpunt van de transistors. Er zijn in totaal drie LED's: een om aan te geven dat exemplaar nr. 1 "beter" is dan nr. 2, een die oplicht als het omgekeerde het geval is en dan nog een om aan te geven dat er sprake is van een geschikt paar.
Werking
De opzet van de tester is eigenlijk erg simpel. Figuur 1 geeft een ietwat vereenvoudigd schema, aan de hand waarvan de werking gemakkelijk kan worden uitgelegd. De geteste transistors, oftewel TUT's (transistor under test), worden aangestuurd met een driehoekspanning en verschillen in hun kollektorspanning worden met behulp van twee komparators uitgelezen en door middel van LED's aangegeven. Daar komt het in het kort op neer.
Figuur 1. Vereenvoudigd schema van de torrentester. Van de beide transistors worden met behulp van komparators de verschillen in kollektorspanning bekeken en door middel van LED's aangegeven.
We zullen nu eens kijken hoe dat precies in zijn werk gaat.
Zoals te zien hebben beide TUT's nagenoeg dezelfde instelling, maar hun kollektorweerstanden zijn niet exakt gelijk. R2a en R2b samen zijn net ietsjes groter dan R1, terwijl R2a op zich juist net even kleiner is dan R1. Daarin zit hem ook de kneep van deze tester.
Stel dat beide TUT's kwa UBE en HFE exakt aan elkaar gelijk zijn. De opgaande flank van de driehoekspanning stuurt hen beide tegelijk open en de spanning op hun kollektors gaat dalen. Als we een momentopname maken van die spanning, dan zal die van TUT2 door zijn iets grotere kollektorweerstand net even lager zijn dan die van TUT1. Daar R2a daarentegen iets kleiner is dan R1, zal op het knooppunt R2a/R2b de spanning juist iets hoger zijn dan die op de kollektor van TUT1.
Resultaat: De "+"-ingang van komparator 1 is positief ten opzichte van de "-"-ingang, dus de uitgang van K1 is hoog en LED D1 zal in geen geval branden. De "+"-ingang van K2 is juist negatief ten opzichte van de "-"-ingang, zodat de uitgang ervan laag is en LED D3 derhalve gedoofd blijft, Met de uitgang van K1 hoog en die van K2 laag, is er voor D2 wel alle gelegenheid om op te lichten; dat is dus de LED die aangeeft dat we met twee gelijke transistoren te maken hebben.
We zullen nu het geval nemen dat TUT1 een lagere UBE en/of hogere HFE bezit dan TUT2. De spanning op de kollektor van TUT1 zal nu tijdens de opgaande flank van de driehoek eerder en/of sneller dalen dan die van TUT2. Voor komparator K1 maakt dat geen verschil met de toestand van zoëven. De "+"ingang zal ook nu positief zijn ten opzichte van de "-"-ingang en de uitgang van K1 zal dus hoog zijn. Daar de lage kollektorspanning van TUT1 ook aan de "-"-ingang van K2 ligt, zal die "-"-ingang nu lager zijn dan de aan de kollektor van TUT2 liggende "+"ingang, met als gevolg dat de uitgang van K2 omhoog gaat. Beide komparatoruitgangen zijn nu dus hoog - resultaat:
D1 blijft gedoofd; D2 bevindt zich nu net als D1 tussen twee hoge nivo's en kan evenmin oplichten; voor D3 bestaat echter geen enkele belemmering om te gaan oplichten en deze LED gaat nu dan ook aangeven dat TUT1 de "betere" transistor is van de twee.
Wanneer TUT2 "beter" is, dan zal uiteraard de kollektorspanning van deze transistor sneller dalen tijdens de opgaande flank van de driehoek. Zowel de spanning op de kollektor zelf als die op het knooppunt R2a/R2b worden derhalve lager dan de kollektorspanning van TUT1. Dit houdt in dat de "+"ingangen van beide komparatoren laag worden ten opzichte van de "-"-ingang, zodat de uitgangen allebei laag zullen zijn. D2 en D3 kunnen daardoor onmogelijk oplichten; D1 echter MI en dit is dus de LED die aangeeft dat TUT2 "beter" is.
Schema en print
Figuur 2 toont het schema van de tester zoals het er in werkelijkheid is uit gaan zien. De hele zaak bestaat uit niet veel meer dan een enkel IC van het type TL084, dat zoals bekend vier FET-opamps bevat. Schmitt-trigger A1 en de rond A1 opgebouwde integrator vormen samen een simpele driehoek-generator, welke de te testen transistoren van ingangsspanning voorziet. De twee andere opamps (A3 en A4) zijn als komparator gebruikt. Hun uitgangen sturen de indikatie-LED's D1 ... D3.
Figuur 2. De definitieve versie van het schema is opgebouwd met een viervoudige opamp. Twee daarvan (A1 en A2) vormen samen de driehoek-generator en de twee overige doen dienst als komparator.
Als we naar het weerstandsbreiwerk in de kollektor van de beide TUT's kijken, dan wordt ook duidelijk waarom bij de uitleg van de werking het ietwat vereenvoudigde schema van figuur 1 te hulp is geroepen. Het is nu allemaal wat onoverzichtelijker geworden, omdat door toevoeging van een stereo-potmeter (P1) de tolerantie waarbinnen nog van gelijke transistors wordt gesproken, instelbaar is gemaakt. Wanneer met P1 geheel rechtsom gedraaid de middelste LED (D3) oplicht, zijn de beide TUT's binnen ongeveer 1% aan elkaar gelijk; met de potmeter geheel dichtgedraaid bedraagt de nauwkeurigheidsgraad pakweg zo'n 10%.
De maximaal haalbare nauwkeurigheid wordt beperkt door de tolerantie in R6 en R7, de offset-spanning van de TL084 en de gelijkloop van P1a en P1b. Het gedrag van de geteste apparatuur wordt overigens ook beïnvloed door hun temperatuur. Dit is iets om goed in de gaten te houden. Wanneer men een met de hand opgewarmde transistor in de tester prikt, dan geeft dat afwijkende meetresultaten en het is dus zaak beide TUT's even te laten akklimatiseren en geen voorbarige konklusies te trekken.
De tester heeft een symmetrische voeding nodig. De hoogte van de voedingsspanning is niet kritisch. Behalve bij de aangegeven + en -9 V, werkt de schakeling ook uitstekend bij + en -7 V of + en -12V. Gezien de niet overmatig hoge stroomopname (25 mA) en omdat de tester uit de aard der zaak nooit lange tijd achtereen ingeschakeld zal blijven, is voeding met twee 9 V-batterijtjes zondermeer mogelijk. Het geheel kan dan tot een kompakt en net-onafhankelijk apparaatje worden samengebouwd, waarmee het prettig werken is.
Figuur 3 toont de print van de tester. Gezien het luttel aantal benodigde komponenten, kunnen we ons moeilijk voorstellen dat bij het opbouwen hiervan iets mis zou kunnen gaan. Een IC, twee transistorvoetjes voor de TUT's, een paar weerstandjes en LED's, meer zit er in feite nauwelijks in. Let er wel op dat voor de weerstanden R6 en R7 1% typen worden gebruikt.
Figuur 3. Koper-Iayout en komponentenopstelling van het printje van de tester. Voor de beide TUT's moeten een paar goede transistorvoetjes worden gemonteerd.
| R1,R2,R8 ... R11 | 10 k |
| R3 | 33 k |
| R4 | 1 M |
| R5 | 100 k |
| R6,R7 | 10 k 1% |
| R12,R13,R14 | 680 Ω |
| P1 | potmeter 1 k lin. stereo |
| C1 | 100 n |
| C2,C3 | 10 µ/16 V |
| IC1 | A1 ... A4 = TL084 |
| D1 ... D3 | LED |
| D4 | DUS |