teoretski i praktično o uparivanju npn/pnp,n-fet/p-fet,n-mosfet/p-mosfet...

[HomeMadeAudioProject]

UVOD

Bilo da koriste bipolarne (Bipolar Junction Transistors BJT) ili mosfet(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) naići ćete na mnoge strujne krugove koji predlažu ili zahtevaju uparene izlazne tranzistore. Neki prodavci na malo prodaju uparene tranzistore,ali po veoma visokoj ceni,i veoma retko su dostupni.

Uparivanje snažnih tranzistora teoretski je veoma lako,ali u realnosti postoji nekoliko parametara koji bi trebali biti ujednačeni da bi dobili stvarno uparen dvojac tranzistora. Situacija je još malo komplikovanija kad imate PNP i NPN (ili P-kanalne i N-kanalne) tranzistore,jer jednostavniji (ili mostni) načini nisu mogući zbog suprotnog polariteta.

Ovde ponuđen način uparivanja neće pokriti SVE mogućnosti(sve moguće slučajeve) jer oprema za tako nešto prelazi novčane mogućnosti većine prosečnih diy-hobista. Imajte na umu da su neki testovi potencijalno OPASNI ako DUT (testirani uređaj-Device Under Test) nije pričvršćen na hladnjak,pa je veoma bitno obezbediti odgovarajući hladnjak. Radi ubrzanja procedure,idealno bi bilo imati snažnu štipaljku prilagođenu za pričvršćivanje testiranog uređaja(DUT) na hladnjak,tako da ne moramo za svako merenje da ih odvrćemo i zavrćemo. To bi nam oduzelo mnogo vremena.

Proizvođači zaobilaze problem uparivanja pulsnim testiranjem(tako da se testirani uređaj(DUT) ni ne stigne ugrejati),ali to zahteva veoma skupu opremu pa nam je potrebniji jednostavniji test. JEDNOSTAVNIJE zapravo znači KOMPLIKOVANIJE kad su u pitanju testovi sa velikom strujom jer ćete morati montirati tranzistor na hladnjak pre nego počnete. Za ove testove korištenje električnih izolatora od hladnjaka ne dolazi u obzir jer oduzima mnogo vremena,pa će hladnjak biti na potencijalu kolektora C(BJT) ili drejna D(MOSFET). (moj lični predlog-ako je hladnjak pričvršćen na kutiju kompletnog uređaja,unapred ga električno izolujte od same kutije,jer se ona često nalazi na negativnom(jednostruko napajanje) ili nultom(simetrično napajanje) potencijalu)

Takođe će vam trebati pristojno napajanje ako želite da radite testove sa velikim strujama. Takođe morate znati MOGUĆNOSTI i OGRANIČENJA testiranog uređaja (DUT) ,jer će prekoračenje istih veoma brzo UNIŠTITI bipolarni tranzistor(BJT). MOSFET-ovi će vam češće "oprostiti"("žilaviji" su),ali svejedno ne prekoračujte granice dozvoljenog.

UPOZORENJE:FABRIČKI ODREĐEN NAPON Ugs NIKADA NE SME BITI PREKORAČEN!

TEST OPREMA

Idealno bi bilo da imamo dva unimera,ali i jedan će biti dovoljan. Obično su u upotrebi digitalni unimeri,sa mernim područjem do 2A.

Takođe idealno bi bilo da imamo REGULISANO/STABILISANO napajanje,ali nije strašno ni ako ga nemamo. Iako će varijacije u napajanju dovesti do grešaka u merenju u stvarnosti te male varijacije neće izazivati velike greške,konačni rezultati merenja ionako će varirati-niko ne očekuje da ćete bilo kojim testom naći dva uređaja potpuno istih karakteristika.

Takođe će vam trebati i snažni otpornici. Njihova snaga zavisiće od struje testiranja i napona napajanja. Pri predloženom napajanju maksimalna očekivana struja je 2A,pa bi otpornike trebalo postaviti kako su i prikazani-četiri 1Ohm5W će biti više nego odgovarajući za testove velikim strujama. Snage ostalih otpornika sa šeme Figure2 će biti sasvim odgovarajuće.

Grecov spoj bi trebao biti predviđen za velike struje,35Amperski je predložen jer nije skup a odličan je izbor. Na transformatoru se ne bi trebalo štedeti da ne bi došlo do velikih padova napona pri testiranju,mada će 100VA transformator sasvim dobro odraditi posao.

Kondezator za peglanje napona ispravljača čak nije neophodan, a njegovo izbacivanje je čak korisno ukoliko imate osciloskop-jer pored jačine struje možete posmatrati oblik talasa. Sam autor kaže da ipak radije postavlja taj kondezator jer,po njegovim rečima,korištenje osciloskopa u ovom slučaju može značiti samo više nepotrebnih problema.(on tako kaže-ja samo prevodim)

Hladnjak bi trebalo osmisliti tako da se tranzistori (DUT) mogu lako montirati i demontirati sa njega,inače nam se ceo ovaj proces uparivanja može ceoma lako zgaditi. Jaka štipaljka može biti sasvim dovoljna da pritisne i zadrži tranzistor (DUT) na hladnjaku hladnim tokom testa kojeg bi trebalo odraditi razumnom brzinom da grejanje uređaja ne bi uticalo na rezultate. U svim slučajevima trajanje testiranja bi trebalo biti isto za svaki testirani uređaj (DUT) ponaosob,a ventilator montiran na hladnjak bio bi koristan kako bi obezbedio stalnu temperaturu(čak i mala povećanja temperature mogu značajno da utiču na krajnje rezultate). Ventilator se može napajati iz ispravljača,kako je predloženo na Figure1.

OSNOVNI POSTUPCI TESTIRANJA

Test je sam po sebi veoma jednostavan. Prvo određujemo pojačanje i napon emitor-baza za BJT pri poznatoj struji kolektora Ic,ili sors-gate napon za MOSFET takođe pri poznatoj struji drejna Id. Prvi test bi trebalo uraditi pri veličini struje mirovanja(po uređaju -tranzistoru). Figure1 pokazuje podešavanje,veoma je jednostavno. Figure1 će raditi za BJT i MOSFET bez ikakvih izmena. Pri testiranju MOSFET-ova ne zaboravite da je gate osetljiv na statički elektricitet,pa primenite sve mere opreza da ne dođe do oštećenja testiranog uređaja(DUT) u ovom slučaju MOSFET.
NIKADA NE PRELAZITE FABRIČKI ODREĐEN NAPON SORS-GATE (Ugs), NIKAD!!!

VR1 treba da bude žičani potenciometar za testiranje BJT-a, a može biti i ugljenični ali veće snage za testiranje MOSFET-ova. Autor predlaže ipak žičani potenciometar za "ne daj Bože",a pored toga svakako će podići upotrebljivost test-aparata. Potenciometar će se poprilično grejati jer rasipa oko 1W snage,pa zato isključujte test-aparat između merenja. Žice za povezivanje bi trebale biti obeležene različitim bojama aligator-štipaljki("krorodilki") za svaki pin ponaosob emiter/sors, baza/gate, kolektor/drejn.

Iz gomile tranzistora koje ste spremili za testiranje nasumično odaberite jedan i prikopčajte ga na aparat za testiranje. Uverite se da je potenciometar stavljen na minimum i da je izvršeno pravilno polarisanje(na SW2). Podesite prekidač (SW3) na 10Ohm,i podešavajte potenciometar tako da na M1 i M2 dobijete napon 10x Im (Im struja mirovanja). Recimo,ako je struja mirovanja 10mA,pa je napon koji tražite je 10 x 0,1 =1V. (ne zaboravite da ukupnu mirnu struju podelite sa brojem paralelno vezanih tranzistora,ukoliko ih ima više)

Za tranzistore veće snage,"Base current range" (opseg struje baze) SW4 treba da bude ma H-nivou(100Ohm),pa će struja baze biti ograničena na 60mA. Sa tranzistorima koji imaju pojačanje 20 struja kolektora će biti 1,2A,ali će porasti na 3A ukoliko je pojačanje 50(što je veoma uobičajeno kod današnjih tranzistora). Za tranzistore male snage i MOSFET-ove SW4 ostavite na L-nivou(1kOhm) ili 6mA. Imajte na umu da je maksimalni napon Ugs namerno ograničen na oko 6V.

Sad možete da merite napon emitor-baza Ube ili napon sors-gejt Ugs. Zabeležite očitavanje i obeležite tranzistor da biste kasnije znali za koji je tranzistor dato određeno očitavanje. Ponovite testiranje sa ostalim tranzistorima/obrnite polaritet ukoliko je potrebno/ ALI NE DIRAJTE POTENCIOMETAR,OSTAVITE GA TAČNO ONAKO KAKO STE GA POSTAVILI PRI PODEŠAVANJU PRVOG TRANZISTORA. Imajte na umu da pojačanje kod nekih tranzistora može da varira i do nekoliko stotina procenata, pa postoji mogućnost da ćete morati ponovo podesiti potenciometar VR1 i ponoviti test ispočetka.

Za svaki tranzistor zapišite napon baza-emiter Ube (ili napon sors-gate Usg),napon kroz otpornike (ili struju kroz njih) i referentni broj za svako od njih. Kad završite sa testiranjem i poslednjeg tranzistora imaćete nizove napona i struja(izračunatih preko napona na otpornicima ako niste koristili ampermetar),i prema njima možete odrediti tranzistore sa najbližim vrednostima. Generalno,samo struja je bitna OSIM kod tranzistora vezanih PARALELNO gde napon uključenja (Ugs/MOSFET ili Ube/BJT)postaje značajna stavka. NAPON SORS-GEJT Ugs NEĆE SE MENJATI tokom merenja(isti je za sva merenja),pa je potrebno meriti ga SAMO JEDNOM.

Preko većih otpora mogu se testirati manji tranzistori. Za tranzistore-drajvere poželjno je koristiti 100Ohm opseg,dok je za tranzistore malog signala poželjno koristiti 1kOhm opseg. POSEBNO OBRATITE PAŽNJU da napon i struja ostanu u granicama predviđenim specifikacijama za svaki tranzistor posebno,tome služi rotirajući prekidač i samo zbog toga je ovde i postavljen.

Test će upariti tranzistore tako da će biti približno jednaki u svakom sistemu,a ako to želite možete izvršiti testiranje i na manjim strujama kako biste se uverili da ne postoji ni najmanja razlika između određenih tranzistora. Ovaj način međutim oduzeće vam mnogo vremena,a veoma je mala verovatnoća da ćete uspeti naći dva tranzistora potpuno istih karakteristika u punom radnom opsegu.

TEST JAKIM STRUJAMA

Sad kada ste odvojili tranzistore koji imaju slične karakteristike pri malim strujama,možete uraditi i test pri velikim strujama koristeći opseg 1Ohm na rotirajućem prekidaču. Autor ne preporučuje prelazak preko 2A struje osim ako ste 100% sigurni šta radite.

Početno podešavanje je potpuno isto kao u prethodnom testiranju-osim što se struja povećava na željenu vrednost. Neka vreme testiranja svakog tranzistora bude isto.npr. 10 sekundi. Moraćete sačekati da se hladnjak ohladi između svakog sledećeg merenja, i tu bi vam ventilator bio od velike koristi.

Ponovo ćete zapisati struju svakog tranzistora ponaosob,a da pri tom potenciometar ostane na istom položaju kao i kod prvog tranzistora korištenom na ovom testu(jakom strujom). Na kraju,imaćete dva niza merenja(pri slaboj i pri jakoj struji) prema kojima ćete moći odabrati dva najbliža po karakteristikama. Autor "od srca" savetuje da ne očekujete savršenstva-ako dobijete razliku od 10% kod dva tranzistora na oba merenja to je odličan rezultat. Može i bolje ali možda ne sa tranzistorima koje trenutno imate,ali ne "bacajte se" u depresiju ako vam rezultati budu u većim tolerancijama.

Samo hrabri (i oni koji su odvojili vreme da naprave ozbiljan hladnjak sa štipaljkom) mogu ići dalje sa testiranjem pri jakim strujama,ali moraju biti veoma pažljivi! Ne treba zaboraviti da 2A i 12V znači 24W neprekidnog rasipanja toplote,i da će se samim tim testirani tranzistor mnogo brže i više grejati-veće struje izazivaju veće grejanje.

Otpornikom od 1Ohm disipacija (grejanje) tranzistora je veoma malo smanjena,a otarasiti se čak i 24W grejanja je teško pri bilo kojim uslovima merenja. U ekstremnim uslovima moraćete koristiti termo-pastu kako biste sprečili testirani uređaj-tranzistor(DUT) od pregrejavanja jer neće biti moguće brzo očitavanje osim ukoliko imate osciloskop sa digitalnim skladištenjem-memorijom. Ukoliko imate pristup takvom,autor preporučuje pulsno testiranje pri svim testovima jakim strujama.

Alternativni metod je da uzmete svoja merenja pri malim i jakim strujama i onda izračunate prenosnu karakteristiku svakog tranzistora posebno. Oduzima mnogo vremena ali daje odlične rezultate. Da biste to što bolje uradili zapišite očitavanja na minimum tri tačke. Merite struju kolektora Ic/drejna Id (za MOSFET i napon sors-gate Ugs) na;

1:očekivanoj mirnoj struji dizajna,na mestu na kojem bi testirani tranzistori trebali da rade
2:pri očekivanoj vršnoj struji,i
3:na struji reda veličine između gornje dve.

Kad dobijete ova merenja,odaberite tranzistore sa najbližim ciframa. Imaćete mnogo sreće ako nađete potpuno podudaranje,ali velika je mogućnost da ćete naći par sa prihvatljivim razlikama iz gomile od desetak komada,ako je moguće da budu iz iste serije.

PARALELNO VEZIVANJE TRANZISTORA

Kod nekih dizajna sa paralelno vezanim tranzistorima,očekuje se da su svi oni upareni. Korištenjem emitorskih otpornika prisiljava se delenje struje,ali pri malim vrednostima emitorskog otpornika(manje od 0,1Ohm) tranzistori moraju biti upareni jer vrednost otpornika nije dovoljna za delenje struje pri normalnim uslovima rada.

Da biste uparili tranzistore koji će raditi u paralelnoj vezi,uparivanje ćete vršiti po njihovi naponima Vbe(napon bemiter-baza) i pojačanju. Uparivanje po pojačanju treba vršiti u opsegu struje kolektora da biste bili sigurni da tranzistori jednako dele opterećenje. U prirodi bipolarnih tranzistora je da se onaj koji trpi najveće opterećenje(zbog većeg pojačanja ili manjeg Ube) najviše i greje, što će mu dalje uzrokovati još veće pojačanje i manji Ube,samim tim i još više ga opteretiti. Korištenje emitorskih otpornika (za delenje struje) uvek će pomoći,ali u nekim slučajevima nedovoljno da bi se obezbedila dugoročna stabilnost-posebno u uređajima koji se koriste pri svojim maksimalnim mogućnostima. Neki dizajneri ubacuju redni otpornik u krugu baze,ali vremenom njegova vrednost postaje dovoljno visoka da postaje beskorisna,pravi upravljački napon se gubi i maksimalna snaga "pati".

Pošto bi temperatura svih paralelno vezanih tranzistora trebala biti ista(iz gore navedenih razloga) od velike važnosti je da svi snažni tranzistori(bilo bipolarni BJT ili MOSFET) budu na istom hladnjaku. Ako ih tako postavimo svi će deliti približno istu temperaturu. Uvek,gde god je to moguće,koristite emitorske otpornike(za delenje struje) i slobodno uparujte tranzistore po pojačanju i Vbe paralelno vezanih tranzistora(ili Vgs i pojačanja MOSFET-a).

ZAKLJUČAK

Navedeni test nije najtačniji mogući,ali je dobar i dostupan diy-hobistima. Očekujte veoma dobre rezultate upoređivanja(i uparivanja),a odabrani parovi biće daleko bolje upareni i daće mnogo bolje rezultate nego da ste ih nasumično birali.

Upareni tranzistori retko će vam dati bolji zvuk(ma šta god to značilo). Generalno,neće uticati na izobličenja(distorzije),neće uticati ni na frekventni odziv kao ni na tranzijentni odziv. Ono što ćete dobiti je veća pouzdanost,jer će tranzistori ujednačenije deliti struju opterećenja.

Znajte i to da neki "low feedback" dizajni (dizajni sa slabom-malom povratnom spregom) apsolutno zahtevaju da PNP i NPN tranzistori budu upareni,jer je nedovoljna povratna sprega isuviše slaba da bi kolo ostalo linearno osim ako pojedini tranzistori imaju blisko uparena pojačanja u opsegu radne struje. Uparivanje Ube između NPN i PNP tranzistora nema smisla kod iole pristojno osmišljenih pojačala.

Test-aparat je prilično jeftin za izradu,i može se koristiti za razna testiranja tranzistora-ne samo za uparivanje već i za ispravnost uopšte. Pošto radi i sa bipolarnim BJT i sa MOSFET tranzistorima,ima veću korisnost od većine test-aparata za glavna i osnovna ispitivanja. Dodali smo mu MALO,korisnost mu uvećali MNOGO.

---

ovako ga je uradio Miodrag Lutovac ZerO:

---

a po ovim dokumentima sam ga uradio ja:


  V2 pcb rapored i Cu- obrnuti za toner-transfer.pdf (Size: 144,44 KB / Downloads: 36)
  V2 bakar odozdo-obrnuti za toner transfer.pdf (Size: 94,07 KB / Downloads: 16)
  V2 raspored-obrnuti za toner transfer.pdf (Size: 33,95 KB / Downloads: 21)

za rad sa velikim strujama dodata su dva releja,da te struje ne bi prolazile kroz nježne kontakte preklopnika. pošto se koristi četveropoložajni preklopnik,kroz njegova dva kontakta teku struje pri mjerenjima preko 1k i 100R a kroz druga dva kontakta teku struje kalema releja,da bi preko njihovih kontakata zapravo tekle struje prilikom mjerenja preko 10R i 1R (sva mjerenja su na 12V).

---

moj uređaj izgleda ovako:

u kutiji je transformator od oko 100VA što je dovoljno da dade oko 8A struje pri 12V napona,tu je i 10 000uF kondenzator za filtriranje(imao takav viška,kao što piše gore u tekstu - nije neophodan) a i stabilizator napona sa LM7812 čiji je izlaz vezan za bazu 2N3055. kolektor 2N3055 je vezan za + ispravljača a emiter kao izlaz stabilizatora,tako da uparivač sad ima poprilično stabilno napajanje a ja još i pogodan ispravljač za malu ručnu bušilicu (burgije 0,8 - 1 - 1,5mm) za pločice. u kutiju će najvjerovatnije još i Macolim PSM ali o tom po tom.

[HomeMadeAudioProject]

BJT transistor matching

What to measure / match: hFE

IB = base current
IC = collector current
hFE = DC current gain = IC / IB
The specs of a transistor (including hFE) varies with current draw, temperature, applied voltage, ... so if you want to be precise you should measure under the circumstances the transistor will see in his working environment.

complementary pair
a pair of a coresponding NPN and PNP transistor, e.g. BC550/BC560 or 2n5088/2n5087

how close to match the hFE values
5 is almost perfect. 10 to 20 is just fine. Probably you'll have to accept larger deviations (about 30), even with large quantities from one shop, from one manufacturer and one manufacturing batch matches are not guaranteed

time to settle
When testing there will be some initial figure on the display in the first moment, soon after that the figure changes going up (or down). hFE is affected by temperature, while holding the transistor between your finger tips and applying voltage the transistor heats up and thus it's hFE changes (particulary with small TO-92 parts). Just make sure all transistors have the same time to settle, a few seconds are enough.

Don't become obsessed about matching, I've build my PPAs without having any transistor matched and they are working fine. Probably you can measure the difference but it is unlikely that you can hear the difference.

Furthermore you probably won't find matching pairs among the output transistors anyway. Just pick all transistors from a single order, they should come from a single manufacturing batch. Only when you are going to pick transistors from several orders (and several shops) matching should make a significant difference

When you have complementary pairs of different value, choose the high hFE pair over the middle and low pairs.

the easy way: using a DMM

This is the easiest, fastest and most simple way: use a digital multi meter (DMM) that sports a hFE mode. Just put the transistor to the supplied socket, select hFE mode and read the value on the display. The DMM calculates the hFE for IB being a fraction of a mA but that's precise enough for most applications.
deviations between DMMs
most probable reasons:
different loaded batteries
different current measure points
simple grouping by collector voltage

just measure the collector voltage and group the transistors by their voltage without calculating the hfe (easy + fast)

calculating hFE

extensive and time-consuming, you need to measure two voltages and calculate the hFE values via a spreadsheet

VRB = voltage across base resistor
VRC = voltage across collector resistor

base current IB = VRB / RB

collector current IC = VRC / RC
hFE = IC / IB

hFE = ( VRC / RC ) * ( RB / VRB )

please note that you have to reverse the polarity when switching from npn to pnp transistors and that there is the risk of cooking the transistor when you connect it in a wrong way. Double check the pinout of the transistor (refer to datasheet!) and your wiring before applying voltage.

Links

bipolar junction transistor at Wikipeadia.org
transistor matching thread at head-fi.org
datasheet BC550 / BC560
datasheet 2n5088 / 2n5087
-----------------------------------------------------------------
JFET

IDSS

Testing a JFET's IDSS
take a look at the datasheet of the jfet, determine n- or p-channel and the pinout
set up a solderless breadboard (a.k.a. plugboard) with a jumper across two rows or build a small circuit with sockets on a perforated board (a.k.a. perfboard)
I plug the JFET into the board so that the jumper connects the gate and source pins
connect the negative side of a ~9V power supply to the jumper
connect the negative lead of a milliammeter to the JFET's drain
connect the positive lead of the milliamperemeter to the positive supply lead
the JFET saturates at its IDSS level in this situation, and that current value shows up on the milliamperemeter

To get usable results from this test, your milliammeter has to have a resolution of at least 1 mA, and 0.1 mA or better is perfect. I recommend that you use a current-limiting power supply for this test because it's very easy to short the milliammeter across the power supply with a simple slip of the probe; if your power supply is capable of putting out more amps than your meter can handle, you'll blow a fuse in the meter. (Or if it isn't fused, you could destroy the meter!) DMM fuses are expensive and hard to find, so you don't want this to happen.

Once you have your breadboard set up for testing transistors, I recommend that you test a whole bag of them at once and keep them sorted somehow. That way you only have to do the test once, and then later you can pick matched Q1/Q2 pairs quickly. One way to keep your transistors sorted is to put them on a strip of tape, folded over the heads of the transistors, similar to the way some resistors and diodes come packaged. Masking tape works well for this. Another way is to get a small fisherman's tackle box, and use each compartment to hold parts within a small IDSS range; the kind with lots of small compartments works best.




Links

junction gate field-effect transistor and field-effect transistor at Wikipeadia.org
datasheet 2n5486
datasheet BF245
------------------------------------------------------

MOSFET complementary pair matching

VGS

I = (V - 4) / R1
V = 15
adjusting for about a 4V VGS ⇒ 11V across the resistor R1
input MOSFETs:
current of 5mA ⇒ R1 = 2.2kΩ

Measure the voltage between the gate and the source.
Write it down on a piece of masking tape or a sticky label and place it on the part.
Keep in mind the caveats about electrostatic discharge: touch ground before you touch the parts.
Matching input MOSFETs is critical, because they must share equally the 10mA of bias current from the current source, and they will not do that unless their VGS is matched. At 5mA current, they have an equivalent source resistance of about 15Ω. Assuming we want them to share the current to within 2mA, we calculate the required VGS match as follows. Using the formula V = IR, we see V = 0.002 x 15, which gives us 30mV. The VGS of the input devices should be matched to within 30mV at 5mA current. The matching is only essential within a given pair; you do not have to match the Ps to the Ns, or match to devices in another channel.

If you are unable to find input devices matched to within 30mV, you must insert resistance in the source to make up the difference. The resistance is calculated by the difference of the two values of VGS divided by 5mA. For example, if the difference in VP1GS is 100mV, then 0.1/0.005 = 20Ω. You would then place 20Ω in series with the MOSFET source having the lower VGS.

output MOSFETs
I=20mA ⇒ R1=560Ω
No matching is required for these devices; we are just checking to see that the VGS is between 4-4.6V and that they work.

We will measure the output device VGS at about 170mA. You can achieve this with either a 56Ω at 2W resistor, or two 100Ω at 1W resistors in parallel. We are looking to obtain a reasonable match within a parallel output bank of each polarity of each channel, so we want two groups of 12 with matched N- channel devices, and two groups of matched P-channel devices.

match VGS to within 0.3V If you are unable to find input devices matched to within 30mV, you must insert resistance in the source to make up the difference. The resistance is calculated by the difference of the two values of VGS divided by 5mA. For example, if the difference in VP1GS is 100mV, then 0.1/0.005 = 20Ω. You would then place 20Ω in series with the MOSFET source having the lower VGS.



We also measured the transconductance by taking another reading for each device at a higher current (0.5A), just to see what kind of variation we got. The transconductances measured from a low of 1.19 to a high of 1.56, with the average at about 1.35. Within this amplifier's general operating curve, each output will vary its current by about 1.3A for every volt of its VGS change. For 12 devices in parallel, we expect about 15A for each such volt.

By placing 1Ω source resistors on each transistor, we can assure adequate current sharing for a fairly wide range of VGS. In Class A bias, we will be operating at about 200mA/device, which will place 0.2V across each source resistor. A variation in VGS will cause the bias to be unequally distributed between the devices. For example, for a 4.6V device in parallel with a 4.5V device, the first will run at about 160mA at 6W and the second at about 240mA at 9W.

Links

MOSFET at Wikipeadia.org
MOSFET matching HowTo at PASS labs
practical MOSFET testing for audio [pdf] at PASS labs
datasheet IRFZ24N
datasheet IRF9Z34N
datasheet IRF610
datasheet IRFP240
datasheet IRFP9240
------------------------------------------------------------

preuzeto sa: http://www.diamondstar.de/transistor_matching_bjt.html

---

------------------------------------------------------------
http://www.klaus-boening.de/html/lab_page.html

---

------------------------------------------------------------
http://www.geofex.com/

kaže ovo:

An issue that comes up all the time is matching JFETs. People try to build effects using JFETs as a linear amplifier or as a variable resistor (in all those phasers) and find that the effect doesn't work as planned.
What's wrong is usually the variability of JFET characteristics. Compared to bipolar (NPN or PNP) transistors, JFETs vary all over the map. Here are some commonly used JFETs and their gate-source cutoff voltages:

Device Minimum Typical Maximum
MPF102 not specified not specified -8.0V
2N4416 not specified not specified -6.0V
2N4416A -2.5V not specified -6.0V
2N3819 not specified -3.0V -8.0V
2N5484 -0.3V not specified -3.0V
2N5485 -0.5V not specified -4.0V
J201 -0.3V not specified -1.5V
BF244A -0.4 not specified -2.2V
BF244B -1.6 not specified -3.8V
BF244C -3.2 not specified -7.5V
Let's do some interpretation. This voltage is that voltage that causes the JFET to cut off completely - no current flows. The spec sheet is a guarantee that the manufacturer of the transistor makes to you. They will guarantee, for instance, that all J201's will cut off completely when you put -1.5V from the gate to the source of the device. They also guarantee that no J201's will cut off completely with less than -0.3Vgs. As long as the devices you get fall in that range, they are good parts (to this particular spec, anyway).

So let's see... um... 1.5V divided by 0.3V... that's a five to one variation! That's terrible! Looking up the chart, things get worse. A 2N5484 varies from 0.3V to 3.0V, ten to one. If we look at the 2N4416A, we see that the variation is only a little over two to one... phew, finally a tightly specified part. Especially compared to the plain vanilla 2N4416, which specifies no minimum at all. By the way, where it says "not specified", the manufacturer is unwilling to say what the parameter is. If no minimum is specified, it's just that. The minimum turn off voltage might be zero - they won't say. And what does that 2N3819 "typical" mean?

And how about those 2N3819's and MPF102's? They can't be guaranteed to turn off with less than 8V - a weak 9V battery can't turn them off at all. And the BF244 A, B, and C - three parts with overlapping minimums and maximums. What's happening there?

What's going on is that the makers are coping with the inherent variation in the JFET process. It is much, much harder to make consistent JFETs than to make consistent bipolars devices. And unstated, but implied is that if they vary this much, then the testing to sort them into nice, tightly defined bins of parts would cost too much. That's what's going on with the BF244's - the maker has made batches of JFETs, shot at the middle of the distribution for the A, B, and C parts, and then tested them. BF244B candidates that didn't make the max -3.8V spec could at least be dropped in the BF244C bin.

This makes our lives more interesting as effects makers. We often want to use a JFET as a variable resistor, particularly in phasers like the Phase 90. Since we know that a JFET has it minimum resistance when Vgs is zero and that goes to a maximum of almost infinite when the device is cut off, the ranges of Vgs off shown above correspond to the ranges of control voltages we have to put on the JFET gates to get them to be a variable resistor somewhere between Rdson (usually a few hundred ohms) and an open circuit. We usually want to put some control voltage on them and get some resistance variation. The range of the Vgs values is too large to cope with in most simple circuits without some further selection.

That's what this little circuit does. The matcher sets up a middle-of-the-power-supply voltage on the left side with two 10K resistors, and then a JFET and another 10K resistor to compare to the reference voltage. The opamp's job is to compare the two voltages and make the voltage on the JFET gate just right so it looks like a 10K resistor (same voltage and current) in this setup. There's nothing magic about the 10K value for Rset, it's just a convenient value that's going to be about where a lot of our circuits will wind up.

iliti prevedeno "po naški":

(geo-Guitar Effects Oriented)

Problem koji se pojavljuje svaki put je uparivanje JFET-ova. Ljudi pokušavaju da izrade efekte koristeći JFET-ove kao linearne pojačivače ili promenjive otpornike (u svim tim fazerima/in all that phasers) i na kraju im efekti ne rade kako je planirano. Uzrok su najčešće razlike u karakteristikama JFET-ova. Poredeći ih sa bipolarnim BJT (PNP ili NPN) tranzistorima,JFET-ovi mnogo više variraju. Evo nekoliko najčešće korištenih JFET-ova i njihovih gate-source "cutoff" napona(naponi pri kojima potpuno prestaje protok struje kroz njih).

uređaj minimalni/ uobičajeni/ maksimalni
MPF102 not specified not specified -8.0V
2N4416 not specified not specified -6.0V
2N4416A -2.5V not specified -6.0V
2N3819 not specified -3.0V -8.0V
2N5484 -0.3V not specified -3.0V
2N5485 -0.5V not specified -4.0V
J201 -0.3V not specified -1.5V
BF244A -0.4 not specified -2.2V
BF244B -1.6 not specified -3.8V
BF244C -3.2 not specified -7.5V

Da vidimo sad... Ovi naponi su ti kod kojih potpuno prestaje protok struje kroz JFET-ove. Specifikacije o pojedinom JFET-u su vam garantovane od strane proizvođača. Oni npr, garantuju da će svi J201 JFET-ovi potpuno prekinuti protok struje pri
-1,5Vgs (tj. -1,5V između geta i sorsa,Ugs) . Takođe garantuju da NI JEDAN J201 NEĆE prekinuti protok struje ako je Ugs manji od -0,3V. Sve dok JFET-ovi rade u granicama garantovanim od strane proizvođača-to su dobri i ispravni JFET-ovi.

Sad da vidimo ovako...hm...1,5 podeljeno sa 0,3 jednako je...pa to je odnos razlika od 5 naprema 1! Strašno!!! Ako pogledate gornju tabelu,situacija postaje još lošija! 2N5484 varira između 0,3 i 3(apsolutne vrednosti uzete u obzir) ,to je 10 naprema 1! Ako pogledamo 2N4416A videćemo da je razlika "tek" nešto više od 2...uh,napokon jedan deo sa "tesnom" specifikacijom. Specijalan slučaj je 2N4416 koji čak i nema minimalne (pa ni srednje) specifikacije. Usput rečeno,tamo gde se navodi "nije specifikovano" (određeno) to znači da je proizvođač nevoljan da kaže bilo šta o tom parametru. Minimum nije određen,i to je to. Minimalan cutof napon može biti i 0,jednostavno neće vam to reći. A šta to "uobičajen"(typical) znači za 2N3819?

A šta je sa tim 2N3819-icama i MPF102-kama? Ne može se garantovati da će prekinuti protok sa manje od 8V,pa ni slabija baterija od 9V ne može da to uradi! A i BF244A, B, i C,to su tri JFET-a kojima se preklapaju minimumi i maksimumi. O čemu se zapravo radi?

Radi se o tome da proizvođači proizvode sa inherentnim(pretpostavljam da to znači neizbežnim) razlikama. Naime,mnogo mnogo teže je proizvesti identične/što sličnije JFET-ove nego bipolarne tranzistore. Podrazumeva se,pošto su toliko različiti,da bi bilo preskupo da se uparuju u uskim granicama/rasponima. Tako nešto se dešava i sa BF244,proizvođač ih pravi u velikim količinama,odredi granice za A B C -tipove,testira proizvedeno i onda obeležava po grupama u čije kriterijume se uklapaju. Kandidati za BF244B koji nisu uspeli sa -3,8V stavljeni su u grupu BF244C.

To nama koji pravimo gitarske efekte, čini život zanimljivijim. Često želimo da koristimo JFET-ove kao promenjive otpornike,naročito u "fazerima" kao što je PHASE 90. Pošto znamo da JFET ima minimalan otpor kad je Ugs=0, i da otpor ide skoro do u beskonačno pri Ugs=U"cutoff" ,gore prikazani rasponi napona Ugs odgovaraju kontrolnim naponima koje ćemo morati dovesti na gate JFET-ova,da bi od njih dobili promenjive otpornike negde između Rdson(obično oko par stotina Ohm) i otvoreno kolo. Obično želimo da postavimo neke kontrolne napone na njih i da dobijemo određene razlike otpora. Opseg vrednosti napona Ugs je prevelik da bi prosto samo zamenili određeni JFET bez nekih prethodnih merenja.

NAPOKON

To je ono što ovaj strujni krug čini. Upoređivač podešava napon jednak polovini napona napajanja uz pomoć dva 10kOhm otpornika sa leve strane,a zatim JFET i drugi 10kOhm otpornik da uporedi sa referentnim naponom. Posao op-ampa ovde je da uporedi dva napona i napravi napon na gejtu JFET-a upravo onolikim da izgleda kao da je JFET zapravo 10kOhm otpornik(isti napon i struja) u ovom sistemu. Nema ničeg magičnog oko vrednosti od 10kOhm za Rset,to je samo pogodna vrednost za većinu strujnih krugova koje ćemo koristiti.

Evo šta sam napravio za 76 komada 2N5485 kad sam ih kupio. Isekao sam traku za obeležavanje na 76 malih pravougaonika,nalepio ih na JFET-ove koje ću testirati i krenuo sa merenjem sve do jednog. Kad sam to uradio,nacrtao sam tabelu sa 76 polja i dve kolone,u jednu kolonu ispisao redom brojeve od 1 - 76 ,a u drugu izmerene vrednosti napona Ugs. Evo šta se desilo:

fabričke specifikacije za napon Ugsoff = -0,5V/-4V
izerene vrednosti su bile sledeće:

najniža -1,342V najviša -2,72V Izdvojile su se dve grupe,jedna od oko -2,5V i jedna od -1,6V. Evo slike rasporeda.

http://www.geofex.com/vgsdistr.gif

Sortirane su po naponu Ugs,i to tako da se najniže vrednosti Ugs nalaze u donjem desnom uglu. Mesta gde su dva JFET-a imali isti Ugs ostavljena su prazna. Mesta gde mnogo variraju su strma,tako da dobre parove možemo lako uočiti po praznim mestima. Pošto većini ljudi trebaju četiri JFET-a za Phaze90,tražio sam komlet od četiri komada. Našao sam četiri-pet komada dobo uparenih i to sa naponom Ugs od -2,5V do -2,6V. Bilo je još nekoliko koliko-toliko dobro uparenih setova koji bi se najverovatnije dobro pokazali pri uprebi,i nekoliko setova koje bi upotrebljavao u "pinch-u"(ne znam tačan prevod ovoga,pretpostavljam da se radi o nekom aparatu-uređaju). Bilo kako bilo,ako ih ne kupite gomilu i uparite,nećete dobiti phaser koji će raditi kako treba. Ne oslanjajte se na sreću i na JFET-ove "iz iste serije".

Phaser-ima su potrebni JFET-ovi koji su uvek u otpornom režimu,istovremeno ni potpuno "on" (uključeni) ni potpuno "off"(isključeni) . Uz malo sirove(loše,rekao bi) sreće,dok je vaš LFO(ne znam konkretno o čemu se radi-samo sam doslovno prepisao) u upotrebi,phaser bi potpuno uključivao i isključivao JFET u različito vreme,pa baš i ne biste dobili mnogo "phase-iranja"(oprostite na eventualno lošem prevodu pojedinih izraza i pojmova).
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Nema potrebe za daljnjim prevođenjem,jer se dalje tekst(kao i deo već prevedenog) ne odnosi na uparivanje JFET-ova.

[Macola]

Da dopunim ovaj veoma koristan tekst:

Nekada se (za određene potrebe) moraju testirati i vremena BJT, možda i uparivati po tim parametrima.

Sve veoma zavisi od konačne potrebe (same aplikacije).

Evo npr. nekog testera koji sam svojevremeno napravio za razlikovanje "pravih" od "falš" visoko naponskih darlington BJT za HIS u TV-u.

Poput ovog slučaja, prave se razne pomoćne alatke prema potrebi.

Nekada je recimo od vitalnog interesa "charge injection" gejta prema source, kod recimo preciznih dual slope ili multislope A/D konvertora.

U suštini nije teško napraviti test alat, samo kada znamo šta nam je od najbitnijeg značaja.

Pozz

[HomeMadeAudioProject]

sinoć smo Ariton i ja probali mjerenje pojačanja mj802 tranzistora. koristio sam uređaj iz ove teme ali sam uradio grešku: povezao sam ampermetre na bazu i emiter tranzistora umjesto na bazu i kolektor. ako dobro razmišljam, u emitersku struju sabrao sam i struju baze i zbog toga je uvedena greška. mjerena struja baze za emitorskih 1A bila je oko 5mA (manje/više nešto jako sitno),te mi je račun bio da taj tranzistor ima pojačanje od 200. da sam oduzeo struju baze rezultat bi bio neznatno drugačiji,nego muka je u tome što u podacima za taj tranzistor stoji da mu je maksimalno pojačanje 100,a ja sam kod dva primjerka u svakom slučaju(različite struje baza) dobijao rezultate od minimum 125 u najgorem slučaju. gdje sam pogriješio, šta ne znam i predviđam?

[emiSAr]

Hfe u DS je dato za odredjenu struju kolektora. Kako je MJ802 snagas disipacije 200W i jake struje kolektora, ti si kod mjerenja
Hfe mjerio kod neke za taj tranzistor male struje reda 1A a u DS-u je podatak za struju reda 3-5 A (pisem napamet-davno gledao DS).
Tu se Hfe drasticno mijenja, posebno kod starijih tipova tranzistora.-

pOz

PS sad pogledah u DS-Hfe dato za napon CE 2V i struju kolektora 7,5A

[Macola]

Slika će reći više od reči:

  MJ802-D_2.PDF (Size: 87,86 KB / Downloads: 34)

Kod na primer izlaznog tranzistora za pojačalo, najmanji hfe je u trenutku kad tranzistor isporučuje maksimalnu struju potrošaču.

To je slučaj kada je najveća amplituda na izlazu i tada je napon između C i E dotičnog tranzistora reda svega nekoliko V (zato se hfe daje sa naponima CE reda od 2-5V tipično).

Uparivanje hfe se vrši za struje gde je poteban najmanji THD pojačala, a to je zona od 0.1W do 1W tipično.

Van tih oblasti je THD manje kritična stavka i od manjeg je interesa uparenost izlaznih tranzistora.



Dakle, izlazne tranzistore treba uparivati po hfe sa strujom reda veličine mirne struje ampa i možda samo nijansu iznad (za struje koje odgovaraju: mirna struja + radna struja za 0.1-1W, pri Rout nominalno) i to pri njihovoj temperaturi koja je jednaka tipičnoj radnoj temperaturi ampa na kojoj će se amp slušati, i pri tipičnom naponu Uce koji vlada u uslovima malenih snaga (oko |Vcc-Vee|/2).

Tako će se dobiti najmanji THD u najbitnijoj zoni, tj. tamo gde to uvo najlakše primeti.

Vrednost hfe pri velikim strujama samo govori o tome koliku baznu struju treba predvideti iz driver predstepena.
Pri maksimalnim snagama THD ionako nije od najvišeg interesa, već pre bazna struja koja će omogućiti da se napon napajanja maksimalno iskoristi za full power.

Uparenost dva tranzistora u jednoj tački Ic/Ib@Tc  ne govori ništa o uparenosti istog para pri drugačijim tim veličinama.
Ne moraju uopšte očuvati uparenost tokom cele krive za hfe, i još manje za ceo opseg temperatura.
Najčešće i jesu maksimalno upareni samo u jednoj tački tih triju veličina.

Zato je poenta upariti ih tamo gde je uparenost najneophodnija a to sam već opisao.

Pozz