- Egyszerű görbe nyomkövető
- Szükséges alkatrészek
- Kördiagramm
- Munka magyarázat
- Hogyan lehet javítani a görbe követési eredményeket
- A Curve Tracer áramkör használata
- Görbe nyomkövetés diódához
- Görbe nyomkövetés az ellenálláshoz
- Görbe nyomkövetés a tranzisztorhoz
Az elektronika nagy része a nyomkövetési görbékkel foglalkozik, legyen az egy visszacsatoló hurok, egy ellenállás egyenes VI vonala vagy egy tranzisztor kollektorfeszültség / áram görbe jellegzetes átviteli görbéje.
Ezek a görbék intuitív megértést adnak arról, hogyan viselkedik egy eszköz egy áramkörben. Az analitikai megközelítés magában foglalhatja a különálló feszültség- és áramértékek matematikai képletbe történő bekapcsolását és az eredmények ábrázolását, általában úgy, hogy az x tengely képviseli a feszültséget, az y tengely pedig az áramot.
Ez a megközelítés működik, de néha unalmas. És ahogy minden elektronikai hobbista tudja, az alkatrészek viselkedése a való életben (gyakran nagyrészt) eltérhet a működését leíró képlettől.
Itt egy áramkört (Sawtooth hullámforma) fogunk használni, hogy diszkrét növekvő feszültséget alkalmazzunk arra az alkatrészre, amelynek VI görbéjét meg akarjuk rajzolni, majd oszcilloszkóp segítségével nézzük meg az eredményeket.
Egyszerű görbe nyomkövető
A görbe valós idejű ábrázolásához egymást követő diszkrét feszültségértékeket kell alkalmaznunk a tesztelt készülékünkre, hogyan lehet ezt megtenni?
A problémánk megoldása a Fűrészfog hullámforma.
A fűrészfog hullámalakja lineárisan emelkedik, és periodikusan nullára tér vissza. Ez lehetővé teszi a folyamatosan növekvő feszültség alkalmazását a vizsgált eszközön, és folyamatos nyomot eredményez a grafikonon (ebben az esetben az oszcilloszkópon).
XY üzemmódban egy oszcilloszkópot használnak az áramkör „leolvasására”. Az X tengely csatlakozik a vizsgált eszközhöz, az Y tengely pedig a Fűrészfog hullámalakhoz.
Az itt használt áramkör egy görbe nyomjelző egyszerű variációja olyan közös részek használatával, mint az 555 időzítő és az LM358 op-amp.
Szükséges alkatrészek
1. Az időzítő számára
- 555 időzítő - bármilyen változat
- 10uF elektrolit kondenzátor (szétkapcsolás)
- 100nF kerámia kondenzátor (szétkapcsolás)
- 1K ellenállás (áramforrás)
- 10K ellenállás (áramforrás)
- BC557 PNP tranzisztor vagy azzal egyenértékű
- 10uF elektrolit kondenzátor (időzítés)
2. Az Op-amp erősítőhöz
- LM358 vagy hasonló opamp
- 10uF elektrolit kondenzátor (szétkapcsolás)
- 10nF kerámia kondenzátor (AC csatlakozás)
- 10M ellenállás (AC csatlakozás)
- Ellenőrizze az ellenállást (a tesztelt készüléktől függ, általában 50 Ohm és néhány száz Ohm között).
Kördiagramm
Munka magyarázat
1. Az 555 időzítő
Az itt használt áramkör a klasszikus 555 astable áramkör egyszerű variációja, amely fűrészfog-hullámforma generátorként fog működni.
Általában az időzítő ellenállást egy tápegységhez kapcsolt ellenálláson keresztül táplálják, itt azonban egy (nyers) állandó áramforráshoz.
Az állandó áramellátás fix bázis-emitter előfeszültség biztosításával működik, ami (kissé) állandó kollektoráramot eredményez. A kondenzátor töltése állandó áram használatával lineáris rámpa hullámformát eredményez.
Ez a konfiguráció a kimenetet közvetlenül a kondenzátor kimenetéből (amely a fűrészfog rámpa), és nem a 3. csapból származik, amely itt keskeny negatív impulzusokat szolgáltat.
Ez az áramkör okos abban az értelemben, hogy az 555 belső mechanizmusát használja az állandó áramforrás-kondenzátor rámpagenerátor vezérléséhez.
2. Az erősítő
Mivel a kimenet közvetlenül a kondenzátorból származik (amelyet az áramforrás tölt fel), a tesztelt eszköz táplálásához rendelkezésre álló áram (DUT) lényegében nulla.
Ennek kijavításához a klasszikus LM358 opampot használjuk feszültség (és ezért áram) pufferként. Ez némileg növeli a DUT rendelkezésére álló áramot.
A fűrészfog-kondenzátor hullámformája 1/3 és 2/3 Vcc között ingadozik (555 akció), ami használhatatlan egy görbe nyomjelzőben, mivel a feszültség nem nulláról emelkedik, ami „hiányos” nyomot ad. Ennek kiküszöbölésére az 555-ös bemenet váltakozó áramú és a puffer bemenet.
A 10M-es ellenállás kissé fekete varázslat - a tesztelés során kiderült, hogy ha az ellenállást nem adják hozzá, akkor a kimenet egyszerűen a Vcc-re lebegett és ott maradt! Ez a parazita bemeneti kapacitás miatt van - a nagy bemeneti impedancia mellett integrátort alkot! A 10M-es ellenállás elegendő ennek a parazita kapacitásnak a kisütésére, de nem elegendő az állandó áramkör jelentős terheléséhez.
Hogyan lehet javítani a görbe követési eredményeket
Mivel ez az áramkör nagy frekvenciákat és nagy impedanciákat foglal magában, körültekintő konstrukcióra van szükség a nem kívánt zaj és rezgés megakadályozása érdekében.
Bőséges leválasztás javasolt. Amennyire lehetséges, próbálja elkerülni az áramkör bekapcsolását, és használjon helyettük egy NYÁK-t vagy egy perfboardot.
Ez az áramkör nagyon durva és ezért temperamentumos. Javasoljuk, hogy ezt az áramkört változó feszültségű forrásból táplálja. Még egy LM317 is működik egy csipetnyi módon. Ez az áramkör a legstabilabb 7,5 V körül.
Egy másik fontos szempont, amelyet figyelembe kell venni, a vízszintes skála beállítása a hatókörön - ha túl magas, akkor az összes alacsony frekvenciájú zaj miatt a nyom homályos, és ha túl alacsony, akkor nincs elég adat a „teljes” nyom eléréséhez. Ez megint a tápegység beállításától függ.
A használható nyom eléréséhez az oszcilloszkóp időalapjának és a bemeneti feszültségnek az alapos beállítására van szükség .
Ha hasznos méréseket szeretne, akkor tesztellenállásra és az opamp kimeneti jellemzőinek ismeretére van szükség. Egy kis matematikával jó értékeket lehet elérni.
A Curve Tracer áramkör használata
Két egyszerű dolgot kell szem előtt tartani - az X tengely a feszültséget, az Y tengely pedig az áramot jelöli.
Oszcilloszkópon az X tengely tapintása meglehetősen egyszerű - a feszültség "olyan, amilyen", azaz megfelel az oszcilloszkópon beállított osztásonkénti voltnak.
Az Y vagy az aktuális tengely kissé bonyolultabb. Itt nem közvetlenül mérjük az áramot, hanem az áramkörön átáramló áram hatására a tesztellenálláson esett feszültséget.
Elég, ha az Y tengelyen mérjük a csúcsfeszültség értékét. Ebben az esetben 2V, ahogy az előző ábrán látható.
Tehát a tesztáramkörön átmenő csúcsáram
I söpörni = V csúcs / R teszt.
Ez a 'sweep' áramtartományt jelenti, 0-tól sweep-ig.
A beállítástól függően a grafikon annyi részre terjedhet ki a képernyőn, ahány rendelkezésre áll. Tehát az osztásonkénti áram egyszerűen a csúcsáram, elosztva az osztások számával, amelyre a grafikon kiterjed, más szóval az X tengellyel párhuzamos egyenes, ahol a grafikon felső „csúcsa” érinti.
Görbe nyomkövetés diódához
A fent leírt összes zaj és fuzz itt látható.
A dióda görbe azonban jól látható, a „térd” pont 0,7 V-nál van (vegye figyelembe az X osztásonkénti 500 mV-os skálát).
Ne feledje, hogy az X tengely pontosan megegyezik a várható 0,7 V-val, ami igazolja az X tengely leolvasásának „amilyen” jellegét.
Az itt alkalmazott tesztellenállás 1K volt, tehát az áramtartomány 0mA - 2mA volt. Itt a grafikon nem haladja meg a két osztást (hozzávetőlegesen), tehát egy durva skála 1mA / osztás lenne.
Görbe nyomkövetés az ellenálláshoz
Az ellenállások elektromosan a legegyszerűbb eszközök, lineáris VI görbével, más néven Ohm törvényével, R = V / I. Nyilvánvaló, hogy az alacsony értékű ellenállások meredek lejtőkkel rendelkeznek (magasabb I adott V esetén), a nagy értékű ellenállásoknál pedig enyhébb lejtésűek (kevesebb I adott V esetén).
A tesztellenállás itt 100 Ohm volt, tehát az áramtartomány 0mA - 20mA volt. Mivel a grafikon 2,5 osztásra terjed ki, az áram osztásonként 8mA.
Az áram 16 mA-re nő egy voltra, így az ellenállás 1 V / 16 mA = 62 Ohm, ami megfelelő, mivel egy 100 Ohm-os pot volt a DUT.
Görbe nyomkövetés a tranzisztorhoz
Mivel a tranzisztor három terminálos eszköz, az elvégezhető mérések száma meglehetősen nagy, azonban ezek közül a mérések közül csak néhány talál közös használatot, az egyik a kollektor feszültségének az alapáramtól való függése (mindkettő földre vonatkozik) természetesen) állandó kollektoráramon.
Ez a görbe nyomjelzőnk használata egyszerű feladat lehet. Az alap állandó előfeszítéssel, az X tengely pedig a kollektorhoz kapcsolódik. A tesztellenállás biztosítja az „állandó” áramot.
A kapott nyomnak ilyennek kell kinéznie:
I B Vs V CE
Ne feledje, hogy a fenti grafikon log skála, ne feledje, hogy az oszcilloszkóp alapértelmezés szerint lineáris.
Tehát a görbe nyomkövetők olyan eszközök, amelyek VI nyomvonalakat állítanak elő az egyszerű alkatrészek számára, és segítenek az alkatrészek jellemzőinek intuitív megértésében.