- Jednoduchý sledovač kriviek
- Súčasti sú povinné
- Schéma zapojenia
- Pracovné vysvetlenie
- Ako zlepšiť výsledky sledovania krivky
- Ako používať obvod Curve Tracer Circuit
- Sledovanie krivky pre diódu
- Sledovanie krivky pre rezistor
- Sledovanie krivky pre tranzistor
Väčšina elektroniky sa zaoberá sledovacími krivkami, či už charakteristickou krivkou prenosu pre spätnoväzbovú slučku, priamkou VI rezistora alebo krivkou napätia tranzistora proti prúdu.
Tieto krivky nám umožňujú intuitívne pochopiť, ako sa zariadenie chová v obvode. Analytický prístup môže zahŕňať zapojenie diskrétnych hodnôt napätia a prúdu do matematického vzorca a vytvorenie grafu výsledkov, obvykle s osou x predstavujúcou napätie a osou y predstavujúcou prúd.
Tento prístup funguje, ale niekedy je únavný. A ako každý nadšenec do elektroniky vie, chovanie komponentov v reálnom živote sa môže líšiť (často vo veľkej miere) od vzorca popisujúceho jeho fungovanie.
Tu použijeme obvod (tvar vlny Sawtooth) na aplikáciu diskrétneho zvyšujúceho sa napätia na komponent, ktorého krivku VI chceme nakresliť, a potom pomocou osciloskopu zobrazíme výsledky.
Jednoduchý sledovač kriviek
Na vykreslenie krivky v reálnom čase musíme na testované zariadenie aplikovať postupné diskrétne hodnoty napätia, tak ako to urobiť?
Riešením nášho problému je Sawtooth Waveform.
Tvar vlny Sawtooth stúpa lineárne a pravidelne sa vracia k nule. To umožňuje aplikáciu neustále sa zvyšujúceho napätia na testované zariadenie a vytvára sa kontinuálna stopa v grafe (v tomto prípade osciloskop).
Na 'čítanie' obvodu sa používa osciloskop v režime XY. Os X je pripojená k testovanému zariadeniu a os Y je spojená s tvarom vlny Sawtooth.
Tu použitý obvod je jednoduchá variácia sledovača kriviek pomocou bežných častí, ako sú časovač 555 a operačný zosilňovač LM358.
Súčasti sú povinné
1. Pre časovač
- Časovač 555 - akýkoľvek variant
- 10uF elektrolytický kondenzátor (oddelenie)
- 100nF keramický kondenzátor (oddelenie)
- 1K rezistor (zdroj prúdu)
- 10K rezistor (zdroj prúdu)
- BC557 PNP tranzistor alebo ekvivalent
- 10uF elektrolytický kondenzátor (časovanie)
2. Pre zosilňovač operačného zosilňovača
- LM358 alebo porovnateľný operačný zosilňovač
- 10uF elektrolytický kondenzátor (oddelenie)
- 10nF keramický kondenzátor (AC spojka)
- 10M rezistor (AC väzba)
- Testovací odpor (závisí od testovaného zariadenia, zvyčajne medzi 50 ohmami a niekoľkými stovkami ohmov.)
Schéma zapojenia
Pracovné vysvetlenie
1. Časovač 555
Obvod, ktorý sa tu používa, je jednoduchou variáciou klasického astabilného obvodu 555, ktorý bude fungovať ako generátor vĺn Sawtooth.
Časovací rezistor sa zvyčajne napája cez rezistor pripojený k zdroju napájania, ale tu je pripojený k (surovému) zdroju konštantného prúdu.
Napájanie konštantným prúdom funguje tak, že poskytuje fixné predpätie báza-emitor, čo vedie k (trochu) konštantnému kolektorovému prúdu. Nabíjanie kondenzátora konštantným prúdom vedie k lineárnemu priebehu rampy.
Táto konfigurácia odvodzuje výstup priamo z výstupu kondenzátora (čo je hľadaná píla na ramene), a nie z kolíka 3, ktorý tu poskytuje úzke záporné impulzy.
Tento obvod je inteligentný v tom zmysle, že využíva vnútorný mechanizmus 555 na riadenie generátora rampy zdroja a kondenzátora s konštantným prúdom.
2. Zosilňovač
Pretože výstup je odvodený priamo z kondenzátora (ktorý sa nabíja zo zdroja prúdu), je prúd, ktorý je k dispozícii na napájanie testovaného zariadenia (DUT), v podstate nulový.
Aby sme to napravili, používame klasický zosilňovač LM358 ako vyrovnávaciu pamäť napätia (a teda prúdu). To trochu zvyšuje prúd dostupný pre DUT.
Tvar vlny kondenzátora Sawtooth osciluje medzi 1/3 a 2/3 Vcc (akcia 555), čo je v sledovači krivky nepoužiteľné, pretože napätie neklesá z nuly na „neúplnú“ stopu. Aby sa to napravilo, vstup z 555 je striedavo spojený so vstupom vyrovnávacej pamäte.
10M rezistor je trochu čiernej mágie - pri testovaní sa zistilo, že ak nebol pridaný rezistor, výstup jednoducho vyplával na Vcc a zostal tam! Je to kvôli parazitnej vstupnej kapacite - spolu s vysokou vstupnou impedanciou tvorí integrátor! 10M rezistor je dostatočný na vybitie tejto parazitnej kapacity, ale nestačí na výrazné zaťaženie obvodu s konštantným prúdom.
Ako zlepšiť výsledky sledovania krivky
Pretože tento obvod zahŕňa vysoké frekvencie a vysoké impedancie, je potrebná opatrná konštrukcia, aby sa zabránilo nežiaducemu hluku a osciláciám.
Odporúča sa dostatočné oddelenie. Pokiaľ je to možné, pokúste sa vyhnúť tomu, aby ste tento obvod prepájali, a namiesto toho použite dosku s plošnými spojmi alebo perfboard.
Tento okruh je veľmi surový a teda temperamentný. Tento obvod sa odporúča napájať z premenlivého zdroja napätia. Aj LM317 bude fungovať na štipku. Tento obvod je najstabilnejší pri hodnote okolo 7,5V.
Ďalšou dôležitou vecou, ktorú je potrebné vziať do úvahy, je nastavenie horizontálnej mierky v rozsahu - ak je príliš vysoké, všetok nízkofrekvenčný šum spôsobí, že stopa je nejasná, a ak je príliš nízka, nie je dostatok údajov na získanie „úplnej“ stopy. To opäť závisí od nastavenia napájacieho zdroja.
Získanie použiteľnej stopy vyžaduje starostlivé vyladenie nastavenia časovej základne osciloskopu a vstupného napätia.
Ak chcete užitočné merania, je potrebný testovací odpor a znalosť výstupných charakteristík operačného zosilňovača. S trochou matematiky možno získať dobré hodnoty.
Ako používať obvod Curve Tracer Circuit
Nezabudnite na dve jednoduché veci - os X predstavuje napätie a os Y predstavuje prúd.
Na osciloskope je snímanie osi X celkom jednoduché - napätie je „také, aké je“, tj zodpovedá voltom na dielik nastaveným na osciloskope.
Os Y alebo prúd je mierne zložitejšia. Nemeriame tu priamo prúd, ale meriame pokles napätia na testovacom rezistore v dôsledku prúdu v obvode.
Stačí, keď zmeriame špičkovú hodnotu napätia na osi Y. V tomto prípade je to 2V, ako je vidieť na predchádzajúcom obrázku.
Takže špičkový prúd testovacím obvodom je
Aj zmiesť = V pík / R testu.
To predstavuje súčasný rozsah „zametania“ od 0 - zametanie.
V závislosti od nastavenia sa môže graf rozšíriť na toľko častí obrazovky, koľko je k dispozícii. Takže prúd na dielik je jednoducho špičkový prúd vydelený počtom dielikov, na ktoré sa graf rozširuje, inými slovami, čiara rovnobežná s osou X, kde sa dotýka horný „hrot“ grafu.
Sledovanie krivky pre diódu
Tu je vidieť všetok vyššie popísaný šum a fuzzy.
Krivka diódy je však jasne viditeľná s bodom „kolena“ 0,7 V (všimnite si stupnicu 500 mV na dielik X).
Pamätajte, že os X presne zodpovedá očakávanému 0,7 V, čo odôvodňuje „takú, aká je“, čítanie osi X.
Tu použitý testovací odpor bol 1K, takže prúdový rozsah bol od 0mA - 2mA. Tu graf nepresahuje dve delenia (približne), takže hrubá mierka by bola 1 mA / diel.
Sledovanie krivky pre rezistor
Rezistory sú elektricky najjednoduchšie zariadenia s lineárnou krivkou VI, aka Ohmov zákon, R = V / I. Je zrejmé, že rezistory s nízkou hodnotou majú strmé svahy (vyššia I pre dané V) a rezistory s vysokou hodnotou majú miernejšie svahy (menej I pre dané V).
Testovací odpor tu bol 100 ohmov, takže prúdový rozsah bol 0mA - 20mA. Pretože sa graf rozširuje na 2,5 dielikov, je prúd na dielik 8mA.
Prúd pre volt stúpa o 16 mA, takže odpor je 1 V / 16 mA = 62 ohmov, čo je vhodné, pretože HOTOM bol 100 ohmový hrniec.
Sledovanie krivky pre tranzistor
Pretože tranzistor je zariadenie s tromi svorkami, počet meraní, ktoré je možné vykonať, je dosť veľký, avšak iba niektoré z týchto meraní majú bežné použitie, jedným z nich je závislosť napätia kolektora od základného prúdu (obe sa vzťahujú na zem)., samozrejme) pri konštantnom kolektorovom prúde.
Pomocou nášho nástroja na sledovanie kriviek by to mala byť ľahká úloha. Podstavec je zahnutý do konštantného predpätia a os X do kolektora. Skúšobný odpor poskytuje „konštantný“ prúd.
Výsledná stopa by mala vyzerať asi takto:
I B Vs V CE
Upozorňujeme, že graf zobrazený vyššie predstavuje mierku protokolu. Pamätajte, že osciloskop je predvolene lineárny.
Takže Curve stopovacie sú zariadenia, ktoré produkujú VI stopy pre jednoduché komponenty a pomôcť získať intuitívne chápanie charakteristík konštrukčných prvkov.