晶體管圖示儀制作分享(開源所有設計資料）

ID:662060 · 發表于 2026-1-25 16:40

擁有一臺能測量電子元器件特性曲線的設備，是每位電子愛好者尤其是音響發燒友的夢想。多年來執念自制晶體管圖示儀，卻因瑣事纏身遲遲未能開工，如今已研讀國內外技術帖，徹底吃透工作原理與制作方法，2026 年必定完成該項目！制作全程會同步分享關鍵步驟、核心資料，對本項目感興趣的壇友歡迎回帖交流，若需相關資料我也會竭誠提供。后續還會將制作過程剪輯成視頻，發布在 B 站、抖音、等平臺，我的 ID 統一為 musicphograph（音樂留聲機），歡迎關注跟進。
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方案一：工頻市電降壓整流方案
工頻市電降壓至 2×16.5V，經三極管過零檢測電路生成 100Hz 脈沖信號；再通過 CD4011 完成倍頻與脈寬拓寬，得到 200Hz、脈寬約 5ms 的觸發信號；觸發信號輸入 CD4017 十位計數芯片，輸出 Q1~Q9 交替輪動脈沖；最后經電阻網絡與運算放大器差分放大電路，最終生成階梯波，具體詳見原理圖及PCB結構圖。

方案二：NE555 方波發生器方案
與方案一相比，核心差異在于觸發信號由 NE555 時基芯片生成，階梯波生成后的后續波形轉換電路完全一致。

兩個階梯波電路gerber文件詳見附件。

ID:662060 · 發表于 2026-2-2 23:38

本帖最后由 yhtuse 于 2026-2-3 21:53 編輯

特別提醒各位壇友：本人在某一個寶深圳某義某勝電子購入 3 片 CD4011、若干 CD4017，上機通電測試后，3 片 CD4011 全部損壞，CD4017 則正常工作，特此反饋供大家參考避坑～
這里介紹一下階梯波調試方法市電經過零取樣獲得的窄脈沖波，經CD4011處理為規則脈沖波，示波器測試4011第三腳或4017的第四十腳，調節板子上側電位器，調節波形寬度，讓其輸出穩定的脈沖波。
附階梯波詳細調試步驟：
① 先處理脈沖波：市電零取樣生成的窄脈沖，經 CD4011 處理為規則脈沖；示波器測 CD4011 第 3 腳或 CD4017 第 14 腳，扭動板子上側電位器，調整波形寬度，直至輸出脈沖波穩定。

② 再調峰峰值：示波器探頭接正極性輸出端，鑷子短接 “com” 和 “8” 點，調節板子下側電位器，使階梯波 Vpp=8Vpp 即可（可自定義數值；運放為 ±15V 供電，階梯波最大可放大到 14V 左右）。

ID:662060 · 發表于 2026-2-13 00:44

前面做的工頻方案整體還是比較成功的，唯一問題就是存在頻閃。
現在重新設計了一套高頻方案，脈沖波和鋸齒波都可以調節，并且兩路信號相互隔離。目前已經用面包板搭建調試完成，輸出波形正常。
目前比較棘手的點是鋸齒波放大：因為要兼容電子管測量，必須輸出250V 以上的鋸齒波。
在此請教各位壇友，有沒有成熟可靠的高壓鋸齒波放大方案，歡迎分享思路和電路，我這邊統一整理匯總。
原理圖：

PC3D：

ID:662060 · 發表于 2026-2-13 00:45

這是PCB出版文件，需要的探頭可自行下載使用。

ID:662060 · 發表于 2026-3-6 00:39

1、脈沖鋸齒波穩壓供電電路（兩電源非共地、非共地、非共地）

2、脈沖波轉階梯波電路，注：右側紅框內電路在主板之外，可搭棚焊接在波段開關上，直接安裝在面板上。

3、鋸齒波高壓放大電路，本電路主要為電子管提供高壓回掃波形（和階梯波電電路非共地）

4、下面是PCB結構展示

需要gerber文件的壇友可自行下載出版，特別提示：設計知識產權歸本人所有，不可用于商業用途。

ID:61207 · 發表于 2026-1-25 20:30

ID:1110477 · 發表于 2026-1-26 08:41

如果MCU生成階梯波做不成，一個廉價的數字信號發生器加上后級問題不大吧，因為用的起示波器，其他應該不難

ID:1110477 · 發表于 2026-1-26 08:51

晶體管圖示儀對于業余愛好者來說，比較難以突破的地方是中高電壓測量時，如何限流保證管子和設備安全

ID:662060 · 發表于 2026-1-26 23:32

keemee 發表于 2026-1-26 08:41
如果MCU生成階梯波做不成，一個廉價的數字信號發生器加上后級問題不大吧，因為用的起示波器，其他應該不難

單片機生成階梯波完全可行，不僅能簡化電路，程序實現也并不復雜。但考慮到不少朋友缺乏單片機開發與調試能力，最終還是選用了純硬件方案，兼顧實用性和易上手性。
另外，雖然信號發生器能實現相關功能，但并非人人都有，且需要額外搭配使用，操作上不夠便捷，集成到整機里會更省心高效。

ID:662060 · 發表于 2026-1-26 23:38

keemee 發表于 2026-1-26 08:51
晶體管圖示儀對于業余愛好者來說，比較難以突破的地方是中高電壓測量時，如何限流保證管子和設備安全

中高壓可以使用工頻變壓器變換為各種電壓，通過全橋（或全波）整流獲得100Hz饅頭波，依然可以滿足Uce、Ic掃描使用。
可參考元器件datasheet，找到最大耗散功率，確定好最大Uce（IC≈0A），Ic（Uce≈0V），Uce×I

ID:662060 · 發表于 2026-1-26 23:51

keemee 發表于 2026-1-26 08:51
晶體管圖示儀對于業余愛好者來說，比較難以突破的地方是中高電壓測量時，如何限流保證管子和設備安全

業余做晶體管圖示儀，中高壓測量時的限流保護確實是核心難點，既要防被測管過流擊穿，也要避免設備自身損壞，核心思路是分級限流 + 冗余保護，分享幾個實操性強的方案：
主回路串接功率型精密限流電阻，按測量電壓檔位匹配阻值，比如幾十到幾百伏檔位，選幾 kΩ~ 幾十 kΩ、功率 5~10W 的金屬膜電阻，既能限制最大電流，也能減少溫漂影響精度；
增加恒流源限流支路，比單純串電阻更精準，業余可采用運放 + 功率管搭建簡易恒流電路，設定被測管的最大允許電流（如晶體管 mA 級、MOS 管適配對應檔位），超過閾值自動鉗位電流，避免瞬間過流燒管；
加快速保護冗余，中高壓場景下串快速熔斷器，并聯瞬態抑制二極管（TVS），前者防持續過流燒設備，后者吸收高壓尖峰，避免擊穿核心采樣元件；
實操小技巧：中高壓檔位先從低電流量程起步，被測管先小范圍測試，確認無異常再逐步調參，避免一上來滿量程沖擊。

ID:1152330 · 發表于 2026-1-30 08:40

采用單片機+ADC+ADC+恒流源+上位機的方案可能更合適，似乎以前在礦壇或者是別的地方看到過有人發表過這樣的方案。使用上位機的好處是一次掃描讀取數據和顯示，不用周期性的重復掃描，這樣即使是大功率管，也不用加散熱器也可以測量了。
另一個角度來看，開關狀態應用越來越多，線性狀態應用越來越少，需要圖示儀的場合越來越少了。

ID:662060 · 發表于 2026-1-31 23:23

yhtuse 發表于 2026-1-26 23:51
業余做晶體管圖示儀，中高壓測量時的限流保護確實是核心難點，既要防被測管過流擊穿，也要避免設備自身損 ...

三極管集電極回路接饅頭波（圖 a）、三角波（圖 b）、鋸齒波這類變化電流，依托 X-Y 李薩如原理就能完成 Vce-Ic 坐標繪圖。
器件保護：① 逼近法從小檔位逼近額定值，縮短測試時間防超耗散功率、防熱擊穿；② 加瞬態抑制二極管防硬擊穿，類似開關電源 CDR 吸收，可有效吸收尖峰能量。
階梯波電路為 Howland 電流源結構，流控時等效內阻變、階梯波電流不變；集電極回路由控制回路驅動，Vce 和 Ic 按對應關系變化，無需恒流。

ID:662060 · 發表于 2026-1-31 23:29

TP802 發表于 2026-1-30 08:40
采用單片機+ADC+ADC+恒流源+上位機的方案可能更合適，似乎以前在礦壇或者是別的地方看到過有人發表過這樣的 ...

前面已交代不用單片機的原因，這里就不展開討論了。
現代臺式示波器普遍具備上位機監看、截圖及錄頻功能，能滿足測試過程中的觀測與數據留存需求。
的確，數字功放是當下發展趨勢，但線性（恒流）區仍有廣泛應用場景，比如被動式電子負載，就十分依賴這一工作區域的穩定特性。

ID:53978 · 發表于 2026-2-1 12:00

這個這么簡單嗎記得以前有個很復雜沒做完就放一邊了

ID:66137 · 發表于 2026-2-5 09:16

不錯，期待測試效果。

ID:1107340 · 發表于 2026-2-14 11:29

到200v以上比較好

ID:662060 · 發表于 2026-2-17 15:22

changchieh 發表于 2026-2-14 11:29
到200v以上比較好

高壓電源部分打算使用 LLC 拓撲開關電源，電壓為±280V。功放部分參考典型運放結構，增加功率級。

ID:1028227 · 發表于 2026-3-7 13:16

謝謝老師的分享

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