- Preprosto sledenje krivulj
- Potrebne komponente
- Shema vezja
- Delovna razlaga
- Kako izboljšati rezultate sledenja krivulj
- Kako uporabljati vezje Curve Tracer
- Sledenje krivulj za diode
- Sledenje krivulj za upor
- Sledenje krivulj za tranzistor
Večina elektronike se ukvarja s krivuljami sledenja, najsi gre za karakteristično krivuljo prenosa za povratno zanko, ravno VI linijo upora ali napetost kolektorja napetosti kolektorja glede na trenutno krivuljo.
Te krivulje nam dajejo intuitivno razumevanje, kako se naprava obnaša v vezju. Analitični pristop lahko vključuje vključitev ločenih vrednosti napetosti in toka v matematično formulo in grafično prikazovanje rezultatov, običajno z osjo x, ki predstavlja napetost, in osjo y, ki predstavlja tok.
Ta pristop deluje, včasih pa je dolgočasen. In kot ve vsak ljubitelj elektronike, se lahko vedenje komponent v resničnem življenju (pogosto v veliki meri) razlikuje od formule, ki opisuje njegovo delovanje.
Tu bomo s pomočjo vezja (Sawtooth waveform) uporabili diskretno naraščajočo napetost na komponento, katere krivuljo VI želimo narisati, in nato z osciloskopom prikazali rezultate.
Preprosto sledenje krivulj
Za načrtovanje krivulje v realnem času moramo uporabiti zaporedne diskretne vrednosti napetosti na preizkušeni napravi, kako to lahko storimo?
Rešitev našega problema je Sawtooth Waveform.
Sawtooth valovna oblika se linearno dviguje in se občasno vrne na nič. To omogoča stalno naraščajočo napetost na preskušani napravi in ustvarja neprekinjeno sled na grafu (v tem primeru osciloskop).
Osciloskop v načinu XY se uporablja za "branje" vezja. Os X je povezana z napravo, ki se preskuša in os Y povezana z žagasta valovne oblike.
Tu uporabljeno vezje je preprosta različica sledilca krivulje z uporabo skupnih delov, kot sta časovnik 555 in opcijski ojačevalnik LM358.
Potrebne komponente
1. Za časovnik
- 555 timer - katera koli različica
- 10uF elektrolitski kondenzator (ločitev)
- 100nF keramični kondenzator (ločitev)
- 1K upor (trenutni vir)
- 10K upor (trenutni vir)
- BC557 PNP tranzistor ali enakovreden
- 10uF elektrolitski kondenzator (čas)
2. Za ojačevalnik Op-amp
- LM358 ali primerljiv opamp
- 10uF elektrolitski kondenzator (ločitev)
- 10nF keramični kondenzator (AC sklopka)
- 10M upor (AC sklopka)
- Preskusni upor (odvisno od preskušane naprave, običajno med 50 Ohmi in nekaj sto Ohmi.)
Shema vezja
Delovna razlaga
1. Časovnik 555
Tu uporabljeno vezje je preprosta različica klasičnega stabilnega vezja 555, ki bo delovalo kot generator valovne oblike Sawtooth.
Običajno se časovni upor napaja skozi upor, priključen na napajalnik, tukaj pa je povezan s (surovim) konstantnim tokom.
Dovod konstantnega toka deluje tako, da zagotavlja fiksno napetost prednapetosti osnovnega oddajnika, kar ima za posledico (nekoliko) konstanten kolektorski tok. Polnjenje kondenzatorja s konstantnim tokom povzroči linearno rampno valovno obliko.
Ta konfiguracija izhaja neposredno iz izhoda kondenzatorja (to je žagasta rampa, ki jo iščemo) in ne iz zatiča 3, ki tukaj daje ozke negativne impulze.
To vezje je pametno v smislu, da uporablja notranji mehanizem 555 za nadzor generatorja rampe s konstantnim tokom.
2. Ojačevalnik
Ker izhod izhaja neposredno iz kondenzatorja (ki se polni iz trenutnega vira), je tok, ki je na voljo za napajanje preskusne naprave (DUT), v bistvu nič.
Da bi to popravili, uporabljamo klasični opamp LM358 kot napetostni (in s tem trenutni) medpomnilnik. To nekoliko poveča tok, ki je na voljo DUT.
Kondenzatorska Sawtooth valovna oblika niha med 1/3 in 2/3 Vcc (555 akcij), kar je neuporabno pri sledenju krivulj, saj napetost ne pade iz nič, kar daje "nepopolno" sled. Da bi to popravili, je vhod iz 555 izmenično povezan z vmesnim vhodom.
10-milimetrski upor je malo črne magije - med testiranjem je bilo ugotovljeno, da če upor ni bil dodan, je izhod preprosto plaval na Vcc in tam ostal! To je zaradi parazitske vhodne kapacitivnosti - skupaj z visoko vhodno impedanco tvori integrator! 10-milimetrski upor zadostuje za praznjenje te parazitske kapacitivnosti, vendar ne dovolj za znatno obremenitev tokokroga s stalnim tokom.
Kako izboljšati rezultate sledenja krivulj
Ker to vezje vključuje visoke frekvence in visoke impedance, je potrebna previdna konstrukcija, da se prepreči neželeni hrup in nihanje.
Priporočljivo je veliko ločevanje. Kolikor je le mogoče, se izogibajte temu vezju in raje uporabite PCB ali perfboard.
To vezje je zelo surovo in zato temperamentno. Priporočljivo je, da to vezje napajate iz spremenljivega napetostnega vira. Tudi LM317 bo deloval v hipu. To vezje je najbolj stabilno pri približno 7,5 V.
Druga pomembna stvar, ki jo je treba upoštevati, je nastavitev vodoravne lestvice na obsegu - če je previsoka, potem vsi nizkofrekvenčni hrupi naredijo sled zamegljeno, če pa je prenizka, potem ni dovolj podatkov, da bi dobili "popolno" sled. To je spet odvisno od nastavitve napajanja.
Če želite uporabiti sled, je treba natančno nastaviti nastavitev časovne baze osciloskopa in vhodno napetost.
Če želite uporabne meritve, je potreben preskusni upor in poznavanje izhodnih lastnosti opampa. Z malo matematike lahko dobimo dobre vrednosti.
Kako uporabljati vezje Curve Tracer
Upoštevati je treba dve preprosti stvari - os X predstavlja napetost, os Y pa tok.
Na osciloskopu je sondiranje osi X precej preprosto - napetost je "taka, kot je", tj. Ustreza voltom na delitev, nastavljenim na osciloskopu.
Y ali trenutna os je nekoliko težje. Tukaj neposredno ne merimo toka, temveč merimo napetost, ki je padla na preskusnem uporu kot rezultat toka skozi vezje.
Dovolj je, če izmerimo vrednost najvišje napetosti na osi Y. V tem primeru je 2V, kot je razvidno iz prejšnje slike.
Torej je največji tok skozi preskusno vezje
I pomesti = V pik / R testa.
To predstavlja trenutno območje "pometanja", od 0 - pometam.
Odvisno od nastavitve se lahko graf razširi na toliko oddelkov na zaslonu, kolikor je na voljo. Torej je tok na delitev preprosto najvišji tok, deljen s številom delitev, na katere se graf razteza, z drugimi besedami črto, vzporedno z osjo X, kjer se dotika zgornja "konica" grafa.
Sledenje krivulj za diode
Tu so vidni vsi zgoraj opisani hrup in nejasnosti.
Jasno pa je vidna diodna krivulja s točko "kolena" pri 0,7 V (upoštevajte lestvico 500 mV na oddelek X).
Upoštevajte, da se os X natančno ujema s pričakovanimi 0,7 V, kar upravičuje naravo odčitka osi X, kakršna je.
Tu uporabljena preskusna upornost je bila 1K, tako da je trenutno območje od 0mA do 2mA. Tu graf ne presega dveh delitev (približno), zato bi bila groba lestvica 1mA / delitev.
Sledenje krivulj za upor
Upori so električno najpreprostejše naprave z linearno krivuljo VI, tudi Ohmov zakon, R = V / I. Očitno je, da imajo upori nizke vrednosti strme naklone (višji I za dani V), upori visoke vrednosti pa bolj blage naklone (manjši I za dani V).
Preskusna odpornost tukaj je bila 100 Ohmov, tako da je trenutno območje znašalo 0mA - 20mA. Ker se graf razteza na 2,5 oddelka, je tok na oddelek 8 mA.
Tok naraste za 16 mA za volt, tako da je upor 1 V / 16 mA = 62 ohmov, kar je primerno, ker je bil 100 ohmski lonec DUT.
Sledenje krivulj za tranzistor
Ker je tranzistor trikončna naprava, je število meritev, ki jih je mogoče izvesti, precej veliko, vendar se le nekaj teh meritev najde v skupni rabi, ena od njih je odvisnost napetosti kolektorja od osnovnega toka (obe se nanašata na zemljo, seveda) pri stalnem kolektorskem toku.
Uporaba našega sledilnika krivulj bi morala biti enostavna naloga. Osnova je pritrjena na konstantno pristranskost in os X na kolektor. Preskusna upornost zagotavlja "konstanten" tok.
Nastala sled bi morala izgledati nekako takole:
I B Vs V CE
Upoštevajte, da je graf, prikazan zgoraj, dnevniški lestvici. Ne pozabite, da je osciloskop privzeto linearni.
Sledilniki Curve so torej naprave, ki proizvajajo sledi VI za preproste komponente in pomagajo pri intuitivnem razumevanju značilnosti komponent.