FET計測ツールの製作

ある方からの問い合わせで、FET計測ツールを再製作することになりました。

以前製作したこれは、ぺるけさんオリジナルこちらのかたがダブル化(JとPチャンネル両方が計測できる)したものであるが、これを私がマイコンタイプにしたものです。

ぺるけさんのツールを久しぶりにググってみると、なんと改訂版が発表されていました。
ボリュームでIdを調整するタイプから、固定抵抗をセレクトするタイプになり、更には定電流特性の温度変化を安定化する回路が付与されています。流石、ぺるけさんです。

早速この回路を真似てみることにしました。頻度を考えるとPチャンネルFETの計測はほとんどないのでダブル化は止めました。

【EAGLE回路図】
FET_Tool_1_sch.jpg

左下側がベースの計測回路です。
まずこちら側を完成させて性能を確かめ、テスター計測の値をえます。
そのご右側にあるオペアンプとマイコンによる計測、表示部を完成させるという流れです。

【EAGLEボード図】
FET_Tool_2_brd.jpg

以前の作例では、切り替えスイッチと基板間の配線が山のようにあってごちゃごちゃしてました。
今回はスイッチを基板に直付けし、そのスイッチで基板をぶら下げようと思います。よって、足サイズが大きい汎用スイッチを基板に付けるため、EAGLE用スイッチパーツを作りました(左下、右下に見える2回路2接点スイッチです)。左下は電電スイッチ用なので、片側の穴しか使いません。

【Id 計測】
FET_Tool_3_Id.jpg

2SK170BL を使ってテスト計測しています。

中央ジャンパーで2mAセットの抵抗を選択しています(ここはセレクタースイッチに接続されます)

S1スイッチが上、S2スイッチが下で Id 計測モードです。100Ωの両端電圧で計測しますので、2mA×100=200mVです。
ほんの少し誤差があって2.002mAですが、Id セットですからこれくらいの誤差で十分です。問題は安定度です。ピタッと決まって動きません。現在使っているボリューム調整品比べれば雲泥の差です。

【Idss 計測】
FET_Tool_4_Idss.jpg

これも100Ωで計測してます。953mV→9.53mAということになります。これは定電流回路を通さないので時間と共に数値が若干変化します。LEDを通すので印加電圧は電源電圧12V電圧が10Vに下がってます。

【Vgs 計測】
FET_Tool_5_Vgs.jpg

ぺるけさんがFET選別に使う特性 Vgs 計測です。ここで先に選択した2mA定電流が使われます。安定した計測です。

本日はここまでです。
次は、マイコン装着(ソフトも再製作)になります。

--------- 2015/7/15 追記 ---------

マイコン装着での電圧、電流計測範囲をチェックしていたら、次の問題があると気が付きました。

・以前私がこのツールを作った時の計測対象FETは2SK170が主であったが、2SA30Aや2SK246を計測するとすると、Vgsの計測レンジがマイコンの計測範囲を超える場合が生ずる。

・この打開策として、マイコンでもテスターでも計測できるようにと試みたが、オペアンプに微弱電圧をかけた場合に流れる微弱電流の影響が、テスターでの計測値に影響する。言い換えると、オペアンプ計測回路流入電流が大元の値をドリフトさせるという問題がある。
これでは両用にはできない。

悩んだ結果、大量に計測しないというユーザーさんの環境を加味し、マイコン計測無しの仕様にしました。

【完成品】
FET_Tool_6.jpg

とてもシンプルな外観になりました。電源スイッチが変な場所になってますが、一体基板上配置の制約なのでご容赦。
2SK170BL の Vgs を計測しています。

左上がbias電流を切り替える3択スイッチです。
計測項目の選択は、右下2個のスイッチを組み合わせて行います。

Idss:スイッチ2個共に上に上げる。  読み値例(0.946Vは946mVなのでその1/100の9.46mA)
Vgs :スイッチ2個共に下に下げる。  読み値例(-252.3mVは直読の-0.2523V)
Id  :左S1を上(Id)、右S2を下(Var) 読み値例(200.4mVはその1/100の2.004mA)、bias電流を確認します。




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