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电子小帮手中的设计原理
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[导读]很多电子爱好者、初学者在碰到一个半导体器件的时候，需要确认它的型号、功能以及管脚定义，才能够正确使用它。但当你从一块印刷电路板上拆下一个器件，或者从元器件盒中拿出一个器件，除非能够正确辨认出上面的型号，找到对应数据手册文档，否则就需要手工确认它就是是那种类型的三极管、场效应管、晶闸管、二极管、电容、电感等。
小帮手
很多电子爱好者、初学者在碰到一个半导体器件的时候，需要确认它的型号、功能以及管脚定义，才能够正确使用它。但当你从一块印刷电路板上拆下一个器件，或者从元器件盒中拿出一个器件，除非能够正确辨认出上面的型号，找到对应数据手册文档，否则就需要手工确认它就是是那种类型的三极管、场效应管、晶闸管、二极管、电容、电感等。
当然可以借助手边的万用表进行初步判断，但这费事、费力，而且不容易测量准确。
▲不同种类的半导体元器件
近期从网络上?购买了一款GM328AV1.2?电子器件测量模块。功能还挺齐全，除了可以对常用到的电阻、电容、电感测量，而且可以快速判断常见到的半导体器件的型号和部分参数。
本以为实现这个功能，模块上需要集成很多复杂电路来完成。但观察这个模块，除了必要的接口、LCD之外，核心的就是一片ATMEGA328单片机。因此惊讶于它的功能实现上的简洁明了。
▲GM328A模块的正面和反面
在网络上通过GM328A关键词有哪些信誉好的足球投注网站，可以看到这是一个开源的电子项目。在?AVR-Transistortester?中给出了有vonMarkusFrejek这款设计最初雏形(2009)。后经很多电子爱好者进行更新。Karl-Heinz在2015年通过?TransistorTesterwithAVRmicrocontrollerandalittlemore?对总结了他的软件开发工作。特别是对这款基于ATMEGA单片机如何实现三极管等电子器件测量的原理进行的详细的讨论。不仅满足了我们的好奇心，其中所使用的一些基本测量原理也对测量电子元器件提供了参考方案。
下面将其中主要测试原理进行介绍，详细方案和资料可以参见网络原文。
02模块原理图
1.原理图
下面是测量模块和核心电路原理图，市面上销售的不同厂家模块会在此基础和有所增加和修改。
▲电路原理图
电路下面关于电源控制部分比较经典。通过晶体管T1，T2，T3完成电路的自动关机，关机后的静态功耗只有20nA（也就是T1的漏电流乘以T3的电流增益）。
电路图右上方给出了用于元器件测试端子TP1,TP2,TP3的连接关系。每一个端口实际上与三个ATMEGA单片机管脚相连。
2.测试端口
对于ATMEGA单片机IO口，实际上对于现在大部分的单片机都类似，可以通过软件配置将IO口配置成输入、输出、特殊功能等多种形式。下图显示了ATMEGA单片机典型IO口的等效电路形式。
▲ATMEGA单片机IO口等效电路
使用端口控制寄存器中的PUD、PORT、DD等控制位，可以设置端口是否为输出，是否接地，接VCC、上拉电阻是否接入等。端口的输入功能（PIN）和ADC转换（只有C端口）不受端口控制位的影响。
由于内部是通过MOS管完成对GND，VCC的连接，所以图中的19欧姆、22欧姆对应MOS管的导通内阻，是一个约数。
下图显示了三个测试端口（以TP2为例）对应的单片机的等效电路。除了对应单片机的端口不同，电路形式和参数都是一样的。
▲测试端口等效电路
通过这个电路可以完成对测量端口状态（悬空、接GND、接VCC）的转换，同时接入GND，VCC有三种不同的阻值（直接接入，680Ω，470kΩ），PC端口可以完成对测量点的电压测量。
如果是测量普通的三极管，可以通过配置三个测试端口不同的状态，搭建三极管的共射、共基、共集等形式的放大电路，从而可以测量三极管的电流放大倍数、基极导通电压等参数。
03元器件测量
1.测量三极管
下面给出了分别测量NPN型三极管、PNP型三极管、N-JFET场效应管的等效电路图。通过测量晶体管三个电极的不同点位，再根据连入的电阻(680,470k)可以分别测量出三极管的基极、集电极、发射极的电流。由此，可以获得三极管电流放大倍数参数，JFET导通电压等参数。
在原文中还给出了如何将三极管与晶闸管(Thyristor)、双向导通晶闸管(TRIAC)如何进行区分的判断标准。
▲测量NPN型三极管电流放大倍数电路
▲测量PNP型三极管电路
▲测量N-JFET三极管电路
由于三极管种类型号众多，通过ATMEGA单片机软件，按照一定流程分别对三个测试点的模式进行切换，逐步来确定待测三极管的正确种类、正确的管脚顺序。然后在按照所
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