http://insanity4004.blogspot.com/2019/04/simulating-vfd-gridanode-driver.html

Simulating the VFD Grid/Anode driver

I was reading through an old posting about the VFD Grid and Anode driver circuit I’m planning to use, when it occurred to me that the resistor between the base of the PNP transistor and the collector of the NPN transistor might not be necessary. This is labeled R1 in the schematic to the right.

To calculate the desired resistance I’d done a bunch of hand calculations in my notebook, trying various combinations of target currents and resistor values. I started to do yet another with R1 set to zero when it occurred to me that this would be easier to do in simulation. At first I entered this circuit into LTspice using 2N3904 and 2N3906 transistors, as these are standard parts in the LTspice library. The simulation results matched my hand-calculated numbers, which gave me confidence that I’d done the calculations properly. I’m driving both transistors into saturation, and my turn-off times are anything but critical, so the choice of transistor isn’t critical.

Then I wondered how closely this approximation matched the real Toshiba RN4604. At first I thought this would be a challenge, as the process for creating a Spice model description for a transistor from its datasheet isn’t that easy. Wouldn’t it be nice if Toshiba provided a Spice model? Well, they do, and it’s available for download from their website. To make it easier to probe the base current of Q1A (Q1 in the Spice schematic) I extracted the transistor models from the subcircuits that add the built-in bias resistors and substituted them into my circuit.

My original plan had been to turn on Q1A by passing about 500 µA through its base. This was based on the spec’d saturation ICE of 5 mA with IBE of 250 µA, giving an hFE of 20. In the actual application I’ve found a grid draws about 6 mA and its 10K pull-down resistor will draw another 3 mA, so I doubled IBE for an ICE of 10 mA. If I eliminate R1 the base current jumps to 606 µA. But this puts almost the full 30 volts across the input (between pins 1 and 2); the datasheet graphs stop with an input voltage of 9 V. Even with the original R1 of 10K the input voltage is almost 25 V. So I’m thinking I should revisit this.

Looking at the hFE graphs I see the worst-case (at -25°C!) current gain at 30 mA is about 100. Of course this is in the transistor’s linear region, but it implies that with a base current of 300 µA and a collector current of only 10 mA the thing will be saturated. So I tweaked my Spice simulation to sweep the value of R1 from 100 ohms to 150 Kohms. I graphed the base and collector currents of the transistor, along with the “input” voltage (the difference between pins 1 and 2 on the package). I also changed the collector load resistor to 1 KΩ to get about 30 mA collector current if the transistor was saturated. This would make it more obvious when decreasing the base drive would start having a significant effect on the collector current.

The trick to interpreting these graphs is to remember that this is a PNP transistor in a common-emitter configuration, so the base and collector currents are negative. Thus a rise in the graph means less current. Also, the horizontal scale represents ohms, even though it’s reported in volts. So the “100KV” tick actually represents 100 KΩ.

It’s pretty obvious I don’t need 500 µA of base current. In fact, it looks like I could make R1 as high as 100 KΩ and still drive this transistor into saturation. Setting R1 to 63 KΩ gives me 250 µA of base current, while 47 KΩ gives me 295 µA. I’ll probably choose 47 KΩ to allow a generous margin for variations in bias resistor values, which can vary

http://www.intel4004.com/

http://www.4004.com/

http://e4004.szyc.org/

 Intel 4004 Microprocessor The emulator, assembler and disassembler is written in JavaScript, so they are easy to execute on whatever platform with the internet browser and implemented JavaScript interpreter. The MCS-4 utilities core and GUI are based on the brilliant virtual 6502 emulator by Norbert Landsteiner, e-tradition.net. This program is provided for free and AS IS, therefore without any warranty.

https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/electronics-lab-28

# Wiki

This version (23 Aug 2019 14:04) was approved by amiclaus.The Previously approved version (05 Mar 2019 12:36) is available.

# Build CMOS Logic Functions Using CD4007 Array

## Objective:

The objective of this lab activity is to build the various CMOS logic functions possible with the CD4007 transistor array. The CD4007 contains 3 complementary pairs of NMOS and PMOS transistors.

## Making inverters with the CD4007 transistor array

Below in figure 1 is the schematic and pinout for the CD4007:

Figure 1 CD4007 CMOS transistor array pinout

# RLC MŮSTEK

Návod k obsluze

## Obsah

RLC můstek TESLA TM 393 je určen k měření odporů, indukčností a kapacit. Je pro provoz ze střídavé sítě a je konstruován jako provozní přístroj, kterého lze použít i pro méně přesná měření laboratorní. Široké měřicí rozsahy umožňují jeho použití v silno- i slaboproudé elektrotechnice k měření jednotlivých částí nízko- i vysokofrekvenčních obvodů.

Konstrukčně náleží do řady provozních přístrojů TESLA, konstruovaných v kovové skřínce s rukojetí.

## POPIS

Přístroj sestává z vlastního můstku, ze zesilovače s usměrňovačem, z nízkofrekvenčního oscilátoru, z můstkového napájecího zdroje a galvanometru.

Veškeré tyto části jsou vestavěny do společné skříně.

### Můstek

Řada normálních odporů a cejchovaný potenciometr tvoří vlastní můstek, který obsáhne rozsah dvou dekád. Pro měření kapacit přepojuje se do jednoho ramene pevný kapacitní normál 10.000 pF a potenciometr pro vyrovnávání ztrátového úhlu. Při měření indukčností se do tohoto ramene zapojuje kapacitní normál 0,1 uF a event. druhý potenciometr pro vyrovnávání ztrátového úhlu paralelně ke kapacitnímu normálu. Z tohoto důvodu jsou pro měření indukčnosti na přepínači K4 dvě polohy pro měření indukčnosti.

### Zesilovač

Vestavěný zesilovač je v provozu vždy při měření kapacit a indukčností a při měření odporů pouze tehdy, měří-li se střídavým napětím. Zesilovač je dvoustupňový a zapojuje se do diagonály mostu přepínačem K 3, je-li tento přepínač v poloze ~. První stupeň zesilovače má elektronku EF 22, v jejímž anodovém okruhu je filtr LC, který slouží k omezení nižších frekvencí, hlavně síťové, kapacitně přenesené na měřený objekt. Za tímto filtrem je potenciometr, kterým se nastavuje citlivost zesilovače. Druhý stupeň je elektronka EBL 21, zapojená jako triodový zesilovač. Diodový systém této elektronky usměrňuje získaný signál pro galvanometr.

### Nízkofrekvenční oscilátor

Nízkofrekvenční oscilátor je tvořen obvodem LC v obvyklém zapojení a jako oscilační elektronky je použito EF 22. Oscilátor slouží k napájení můstku při měření střídavým napětím a jeho kmitočet je přibližně 400 c/s.

### Napájecí zdroj

Napájecí zdroj je tvořen síťovým trasformátorem a usměrňovací elektronkou AZ l s příslušnými vyhlazovacími kapacitami a odpory. Dodává anodové napětí pro zesilovač, žhavící napětí pro elektronky a střídavé napětí pro suchý usměrňovač, ze kterého se napájí můstek při měření stejnosměrným napětím.

### Galvanometr

Galvanometr je normální ručkový přístroj s nulou uprostřed, takže při měření odporů stejnosměrným napětím indikuje i směr rozladění mostu. Při měření střídavým napětím se vychyluje ručka pouze jedním směrem.

### Příslušenství

Jako příslušenství je k přístroji dodávána síťová šňůra „Flexo” a sáček s náhradními pojistkami pro síť 220 i 120 V.

### Připojeni na síť

Před připojením na síť je nutné přístroj přepnout na jmenovité napětí sítě přepojovačem napětí, umístěným na zadní straně přístroje. Přepnutí provedeme po uvolnění zajišťovacího kovového pásku, vytažením a zasunutím přepínacího kotoučku tak, aby číslo udávající napětí bylo postaveno proti trojúhelníčkové značce (obr. 2). Zajišťovací pásek opět připevníme. Vlevo vedle voliče napětí je síťová pojistka P a dále síťová zástrčka. Vpravo od voliče je anodová pojistka Pa (obr. 3).

Síť zapínáme knoflíkem K2 (povytažením nebo pootočením doprava), přičemž se rozsvítí signální žárovka Z.

Kryt přístroje je zapojen na ochranný vodič.

## MĚŘENÍ

### Měření odporů stejnosměrným napětím (obr. 4)

Stejnosměrným napětím lze měřit veškeré ohmické odpory, bez ohledu na jalovou složku. Měřený odpor připojíme na svorky RLC a vytažením

(pootočením) knoflíku K2 uvedeme přístroj do provozu. Přepínač K3 přepneme do polohy = a přepínač K4 zapneme do polohy R.

Knoflíkem K2 nastavíme citlivost tak, aby ručka galvanometru nebyla vychýlena až na doraz. Měrný potenciometr postavíme přibližně do střední polohy a přepínačem K 5 přepneme do té polohy, ve které je výchylka galvanornetru nejmenší. Podle potřeby zvýšíme citlivost knoflíkem K2.

Nastavením potenciometru Kl (hrubě velkým knoflíkem a jemně malým knoflíkem) vyvážíme most tak, až ručka galvanornetru ukazuje na nulu. Při takto vyváženém mostě odečteme údaj na síupnici knoflíku K1 a násobíme ho číslem, na které ukazuje šipka přepínače rozsahů K5.

Při měření stejnosměrným napětím jsou funkce knoflíků K6 a K7 vyřazeny a nezáleží na tom, jak jsou knoflíky nastaveny.

### Měření velmi malých odporů

Při měření velmi malých odporů je nutné dbát, aby byl vyloučen vliv přechodových odporů. Veškeré tyto odpory měříme tak, že provedeme dvoje měření. Za prvé změříme přechodové odpory tak, že přepínač K5 postavíme do polohy 0,1 Ω a svorky RLC spojíme nakrátko silným drátem. Nyní vyvážíme most a na stupnici Kl odečteme přechodový odpor Rp. Přepínači přístroje dále nemanipulujeme, zkracovací drát odpojíme ze svorek RLC a na jeho místo připojíme malý odpor, který má být změřen. Knoflíkem Kl most znovu vyvážíme a odečteme naměřenou hodnotu Rs. Správná hodnota měřeného odporu je pak rozdíl obou naměřených hodnot, tedy

R = Rs – Rp.

Protože stupnice knoflíku Kl je cejchována přímo v ohmech, je i výsledek měření udán přímo v těchto jednotkách.

### Měření odporů střídavým napětím

Střídavým napětím lze měřit pouze odpory čistě ohmické nebo odpory s velmi malou složkou kapacitní nebo induktivní. Měřený odpor připojujeme rovněž na svorky RLC, přepínač K4 zůstane v poloze R, přepínač K3 přepneme do polohy ~. Potenciomelrem K2 nastavíme menší citlivost tak, aby ručka galvanometru nebyla vychýlena až na doraz. Přepínačem K5 najdeme polohu, při které je výchylka ručky nejmenší a knoflíkem K1 vyvážíme pak můstek na nulu. Knoflíkem K 2 zvýšíme citlivost a opětným dostavením potenciometru K1 můstek znovu vyválíme. Jestliže je poteneiometrem K2 nastavena velká citlivost zesilovače, nevrátí se ručka galvanometru na nulu, což je způsobeno vlastním šumem zesilovače, a pak vyvažujeme most na nejmenší výchylku, bez ohledu na to, že ručka neukazuje na nulu. I v tomto případě jsou potenciometry K6 a K7 mimo provoz a nezáleží na jejich postavení. Naměřenou hodnotu odečítáme již známým způsobem.

### Měřeni kapacit (obr. 5)

Kapacity se měří pouze střídavým napětím a přepínač K3 musí být proto v poloze ~. Přepínač K4 přepneme do polohy C a měřený kondensátor připojíme na svorky RLC. Potenciometrem K2 nastavíme zprvu malou citlivost, aby ručka galvanometru nebyla vychýlena až na doraz. Přepínačem rozsahů K5 přepneme do polohy nejmenší výchylky indikátoru a most vyvážíme potenciometrem K1. Citlivost zesilovače zvýšíme a opětným dostavením knoflíku Kl vyvážíme most. Protože měřená kapacita způsobí kvalitou svého dielektrika jisté zbytkové napětí, které není s napětím procházejícím čistou kapacitou ve fázi, je ve větvi, ve které je zapojen kapacitní normál, též potenciometr K7, kterým se vliv ztrátového úhlu měřené kapacity kompensuje.

Je tedy nutné po vyvážení mostu tímto potenciometrem, označeným na panelu „tg δ”, pootočit tak, aby se výchylka snížila. Opětným dostavením potenciometru K1 vyvážíme most. Naměřenou kapacitu čteme na stupnici knoflíku K1 a násobíme ji číslem, proti kterému je postaven přepínač rozsahů K5.

Údaj knoflíku K7 není cejchován, lze však podle jeho polohy posuzovat jakost dielektrika.

### Měření malých kapacit

Při měření malých kapacit je nutné brát v úvahu i vlastní kapacitu svorek přístroje, která je asi 2 pF, a přívodů, není-li kondensátor připojován přímo na svorky přístroje. Měříme-li malou kapacitu s přívodními dráty, musíme předem změřit kapacitu těchto drátů, při čemž má být jejich poloha stejná při připojeném i odpojeném kondensátoru. Druhé měření pak provedeme s připojeným kondensátorem a výsledná kapacita měřeného kondensátoru je dána rozdílem obou naměřených kapacit.

### Měření indukčností (viz obr. 6 a 7)

Pro měření indukčnosti jsou na přepínači K4 dvě polohy. Důvodem pro to je, že měřicí rozsah indukčností je velký a tím jsou i velmi rozdílné ztrátové složky měřených indukčností. Těmto polohám odpovídají i oba potenciometry K6 a K7. Je-li funkční přepínač K4 v poloze Ls, vyrovnáváme ztrátovou složku potenciometrem K6, který je v tomto případě zapojen v sérii s vestavěným kapacitním normálem. Přepneme-li funkční přepínač K4 do polohy Lp, vyrovnáváme ztrátovou složku potenciometrem K7, který se v této poloze připojuje ke kapacitnímu normálu paralelně. Všeobecně lze říci, že měření cívek je nutné provádět v té poloze přepínače K4, ve které můžeme příslušným potenciometrem pro vyrovnání ztrátové složky nastavit minimální výchylku indikátoru.

Při měření indukčností je tedy nutné přepnout přepínač K3 do polohy ~, přepínač K4 do polohy Ls nebo Lp a měřenou indukčnost připojit na svorky RLC. Potenciometrem K 2 nastavíme menší citlivost, aby vyvažování můstku bylo snazší. Přepínačem K5 přepneme do té polohy, ve které je výchylka galvanometru nejmenší, a knoflíkem Kl vyvážíme most.

Potenciometrem pro ztrátovou složku, odpovídajícím poloze přepínače K4, otáčíme tak, aby se výchylka galvanometru dále snížila. Nelze-li otáčením potenciometru dosáhnout minima výchylky, musíme přepínač K4 přepnout do druhé polohy pro měření indukčností a vyrovnat ztrátovou složku potenciometrem příslušným této poloze. Po dosažení nižší výchylky galvanometru musíme můstek knoflíkem K1 znovu vyvážit a po zvýšení citlivosti knoflíkem K2 tento postup opakovat, až dosáhneme nejnižší výchylky obsluhou knoflíku K1 a příslušného potenciometru pro ztrátovou složku. Po takovém vyvážení můstku čteme pak naměřenou indukčnost na stupnici knoflíku K1 a násobíme ji číslem, proti kterému je nastavena šipka přepínače K5. Naměřená indukčnost je pak udána v jednotkách, které označuje šipka přepínače K5, buď v mH nebo v H.

## TECHNICKÉ ÚDAJE

 Rozsah odporů: 0,01 Ω  — 10 MΩ, rozděleno do osmi rozsahů; možnost měření bud stejnosměrným nebo střídavým napětím. Rozsah indukčností: 0,01 mH — 1000 H; rozděleno do sedmi rozsahů. Rozsah kapacit: 1 pF — 100 μF, rozdělený do sedmi rozsahů. Přesnost měření: pro R a C ± 2%, při měření elektrolytických kondensátorů je přesnost horší; pro L ±3%. Vlastní kapacita svorek: cca 2 pF. Měrný kmitočet: cca 400 c/s. Galvanometr: ±100 μA s mechanickou nulou uprostřed. Elektronky: EF 22 —  první stupeň zesilovače, EBL 21 — druhý stupeň zesilovače, EF 22 — nf. oscilátor žárovka 6,3 V/0,3 A. Pojistky (obr. 3): síťová (P) pro 220 V … 0,4 A, pro 120 V … 1 A, anodová (Pa) … 0,1 A. Napájení: střídavé napětí 120 nebo 220 V, 50 c/s. Spotřeba: 30 W. Rozměry: šířka 320 mm, výška 265 mm, hloubka 225 mm. Váha: 9,4 kg.

## ROZPISKA EL. SOUČÁSTÍ

Odpory
Označení Druh Norma
R1 karta odporová XF 681 00
R2 karta odporová XF 681 00
R3 karta odporová XF 681 03
R4 karta odporová XF 681 02
R5 karta odporová XF 681 01
R6 odpor vrstvový P1A 0024 WK 181 03/M1/D
R7 odpor vrstvový P1A 0024 WK 181 03/M1/D
R8 potenciometr 1AN 690 04
R9 karta odporová 10K XF 681 01
R10 potenciometr 1AN 69003
R11 karta odporová 10K XF 681 02
R12 potenciometr NTN 150 WN 694 02/1k/N
R13+R21 potenciometr 1AN 698 01
R14 odpor vrstvový NTN 050 TR102 2M/A
R15 odpor vrstvový NTN 050 TR102 500/A
R16 odpor vrstvový NTN 050 TR103 M2/A
R17 odpor vrstvový NTN 050 TR103 M4/A
R18 odpor drátový NTN 053 TR601 10/A
R19 odpor vrstvový NTN 050 TR102 20
R20 odpor vrstvový NTN 050 TR103 20k/A
R22 odpor vrstvový NTN 050 TR104 32k/B
R23 odpor vrstvový NTN 050 TR102 10k/A
R24 odpor vrstvový NTN 050 TR102 10k/A
R25 odpor vrstvový NTN 050 TR103 1k/A
R26 odpor vrstvový NTN 050 TR102 10k
R27 odpor vrstvový NTN 050 TR104 32k/B
R28 odpor vrstvový NTN 050 TR102 64k/B
R29 odpor vrstvový NTN 050 TR102 M16/B
R30 odpor vrstvový NTN 050 TR104 10k/A

Dostavovací odpory
Označení Norma Dostavovací hodnoty
Rc NTN 050 TR 103 M32 nebo M5, M8, Ml, 1M25/A
Rd PIA 0024 WK 681 03 1M6 nebo 2M5, 4M, 5M, 6M4, 8M, 10 M/C
Re PIA 0024 WK 681 03 1M6 nebo 2M5, 4M, 5M, 6M4, 8M, 10M/C

Kondensátory
Označení Druh Norma
C1 slídový WK 714 08/5k/D
C2 styroflexový CK 724 21/M1/D
C3 elektrolytický NTN 092 TC 500 25M
C4 svitkový NTN 060 TC 103 M5/A
C5+C8 elektrolytický NTN 090 TC 521 16/16M
C6 svitkový NTN 060 TC 104 1k/A
C7 svitkový NTN 060 TC 104 1k/A
C9 svitkový NTN 060 TC 103 50k/B
C10 svitkový NTN 060 TC 103 40k/B
C11 elektrolytický NTN 092 TC 500 25M
C12 svitkový NTN 060 TC 103 Ml/A
C13+C14 elektrolytický NTN 090 TC 521 16/16M
C15 slídový NTN 073 TC 212 4k/B
C16 svitkový NTN 060 TC 106 5k
C17 svitkový NTN 060 TC 106 5k
C25 slídový NTN 073 TC 212 4k/B

Dostavovací kondensátory
Označení Norma Dostavovací hodnoty
Ca slídový WK 714 08 1k nebo 2k, 5k/B
Cb slídový WK 714 08 1k/B
Cc NTN 060 TC 103 16k nebo 5k, 10k/B

## SCHÉMA

Schéma se otevře ve zvláštním okně, protože je příliš velké pro vložení do textu.

## ZÁRUKA A OPRAVY

Výrobní závod poskytuje na každý dodaný přístroj 6měsíční záruku podle všeobecných záručních podmínek, platných pro prodej výrobků TESLA.

Vady, které se na výrobku vyskytnou během poskytované záruční doby a budou způsobeny chybami při výrobě nebo vadným materiálem, budou bezplatně opraveny. Záruka zaniká při porušení plomby výrobního závodu nebo při provedení jakýchkoliv vlastních zásahů do elektrické či mechanické funkce přístroje.

Veškeré opravy přístrojů v záruce i mimo záruční dobu provádí výrobní závod vlastní opravnou.

Bude-li někdy třeba zaslat přístroj k opravě nebo k přezkoušení, zašlete jej dobře zabalený s popisem závady na adresu:

TESLA
národní podnik
BRNO, Čechyňská 16. Opravna tel. č. 38753

Nascannoval a do html podoby upravil Ing. Petr Jeníček. Oproti originálu byl na začátek přidán obsah. Poslední změna dne 8.5.2005.