Paprasta kreivės žymeklio grandinė: rezistoriaus, diodo ir tranzistoriaus kreivės nustatymas

Daugumoje elektronikos elementų nagrinėjamos sekimo kreivės, nesvarbu, ar tai būdinga grįžtamojo ryšio kilpos, rezistoriaus tiesios VI linijos perdavimo tranzistoriaus kreivė ar tranzistoriaus kolektoriaus įtampos ir srovės kreivė.

Šios kreivės leidžia mums intuityviai suprasti, kaip prietaisas elgiasi grandinėje. Analitinis metodas gali apimti atskirų įtampos ir srovės verčių prijungimą prie matematinės formulės ir rezultatų grafiką, paprastai x ašis rodo įtampą, o y ašis - srovę.

Šis požiūris veikia, bet kartais tai vargina. Ir kaip žino kiekvienas elektronikos mėgėjas, komponentų elgesys realiame gyvenime gali skirtis (dažnai iš esmės) nuo jo veikimą apibūdinančios formulės.

Čia mes naudosime grandinę („Sawtooth“ bangos formą), kad pritaikytume atskirą didėjančią įtampą komponentui, kurio VI kreivę norime nubrėžti, o tada naudosime osciloskopą rezultatams peržiūrėti.

Paprastas kreivės atsekiklis

Norėdami kreivę pavaizduoti realiuoju laiku , bandomam įrenginiui turime taikyti nuoseklias atskiras įtampos vertes, tai kaip tai padaryti?

Mūsų problemos sprendimas yra „Sawtooth Waveform“.

Pjūklo bangos forma kyla tiesiškai ir periodiškai grįžta į nulį. Tai leidžia taikyti nuolat didėjančią įtampą bandomam įrenginiui ir grafike (šiuo atveju osciloskopu) gaunamas ištisinis pėdsakas.

XY režimo osciloskopas naudojamas grandinei „nuskaityti“. X ašis yra prijungtas prie prietaiso pagal bandymo ir Y ašis yra prijungtas prie pjūklo danties bangos forma,.

Čia naudojama grandinė yra paprastas kreivės žymeklio variantas, naudojant tokias bendras dalis kaip 555 laikmatis ir LM358 op-amp.

Būtini komponentai

1. Laikmatiui

555 laikmatis - bet koks variantas
10uF elektrolitinis kondensatorius (atsiejimas)
100nF keraminis kondensatorius (atsiejimas)
1K rezistorius (srovės šaltinis)
10K rezistorius (srovės šaltinis)
BC557 PNP tranzistorius arba lygiavertis
10uF elektrolitinis kondensatorius (laikas)

2. Op-amp stiprintuvui

LM358 arba panašus opampas
10uF elektrolitinis kondensatorius (atsiejimas)
10nF keraminis kondensatorius (kintamosios srovės jungtis)
10M rezistorius (kintamosios srovės jungtis)
Bandomasis rezistorius (priklauso nuo bandomo įrenginio, paprastai nuo 50 iki kelių šimtų omų.)

Grandinės schema

Darbinis paaiškinimas

1. „555“ laikmatis

Čia naudojama grandinė yra paprastas klasikinės 555 astable grandinės variantas, kuris veiks kaip „Sawtooth“ bangos formos generatorius.

Paprastai laiko rezistorius maitinamas per rezistorių, prijungtą prie maitinimo šaltinio, tačiau čia jis yra prijungtas prie (neapdoroto) pastovios srovės šaltinio.

Pastovus srovės tiekimas veikia užtikrinant fiksuotą pagrindo-spinduolio šališkumo įtampą, dėl kurios susidaro (šiek tiek) pastovi kolektoriaus srovė. Įkraunant kondensatorių naudojant pastovią srovę, gaunama tiesinė rampos bangos forma.

Ši konfigūracija išvestį išgauna tiesiai iš kondensatoriaus išėjimo (tai yra pjovimo danties rampa, kurios ieškome), o ne iš 3 kaiščio, kuris čia suteikia siaurus neigiamus impulsus.

Ši grandinė yra sumani ta prasme, kad ji naudoja 555 vidinį mechanizmą pastovios srovės šaltinio-kondensatoriaus rampos generatoriaus valdymui.

2. Stiprintuvas

Kadangi išėjimas gaunamas tiesiai iš kondensatoriaus (kuris įkraunamas iš srovės šaltinio), srovė, kuria galima maitinti bandomą įrenginį (DUT), iš esmės yra lygi nuliui.

Norėdami tai išspręsti, mes naudojame klasikinį LM358 opamp kaip įtampos (taigi ir srovės) buferį. Tai šiek tiek padidina dabartinę DUT prieinamą kainą.

Kondensatoriaus „Sawtooth“ bangos forma svyruoja tarp 1/3 ir 2/3 Vcc (555 veiksmai), o tai yra netinkama kreivės atsekamojoje medžiagoje, nes įtampa nenusileidžia nuo nulio, suteikdama „neišsamų“ pėdsaką. Norėdami tai išspręsti, įvestis iš 555 yra kintama su buferio įvestimi.

10M rezistorius yra šiek tiek juodosios magijos - bandant buvo nustatyta, kad jei rezistorius nebuvo pridėtas, išėjimas paprasčiausiai plaukė į Vcc ir liko ten! Taip yra dėl parazitinės įėjimo talpos - kartu su didele įėjimo varža jis sudaro integratorių! 10M rezistoriaus pakanka šiai parazitinei talpai iškrauti, bet nepakanka žymiai apkrauti nuolatinės srovės grandinę.

Kaip pagerinti kreivės sekimo rezultatus

Kadangi ši grandinė apima aukštus dažnius ir dideles varžas, reikia kruopščiai pastatyti konstrukciją, kad būtų išvengta nepageidaujamo triukšmo ir svyravimų.

Rekomenduojama daug atsieti. Kiek įmanoma, stenkitės, kad ši grandinė nepatektų į lentą, o vietoj jos naudokite PCB arba perfboardą.

Ši grandinė yra labai grubi ir todėl temperamentinga. Šią grandinę rekomenduojama maitinti iš kintamos įtampos šaltinio. Net LM317 veiks žnyplėmis. Ši grandinė yra stabiliausia esant maždaug 7,5 V įtampai.

Kitas svarbus dalykas, į kurį reikia atsižvelgti, yra horizontalaus skalės nustatymas - jei per didelis, tada dėl žemo dažnio triukšmo pėdsakas tampa neryškus, o jei per žemas, nėra pakankamai duomenų, kad gautumėte „pilną“ pėdsaką. Vėlgi, tai priklauso nuo maitinimo šaltinio nustatymo.

Norint gauti naudingą pėdsaką, reikia kruopščiai sureguliuoti osciloskopo laiko bazės nustatymą ir įėjimo įtampą.

Jei norite naudingų matavimų, reikia bandomojo rezistoriaus ir žinių apie opamp išėjimo charakteristikas. Turint šiek tiek matematikos, galima gauti gerų verčių.

Kaip naudotis kreivės atsekamojo grandine

Reikia nepamiršti dviejų paprastų dalykų - X ašis rodo įtampą, o Y ašis - srovę.

Osciloskope X ašies tyrimas yra gana paprastas - įtampa yra „tokia, kokia yra“, ty atitinka osciloskope nustatytą įtampą vienam padalijimui.

Y arba srovės ašis yra šiek tiek sunkiau. Čia mes tiesiogiai nematuojame srovės, o mes matuojame įtampą, sumažėjusią bandymo rezistoriuje dėl srovės per grandinę.

Pakanka, jei piko įtampos vertę matuosime ant Y ašies. Šiuo atveju tai 2V, kaip parodyta ankstesniame paveiksle.

Taigi didžiausia srovė per bandymo grandinę yra

Aš _nušluoti = V _viršūnę / R _testą.

Tai reiškia „nušluoti“ srovės diapazoną nuo 0 iki „aš _“.

Priklausomai nuo nustatymo, diagrama gali būti išplėsta į tiek ekrano padalijimų, kiek yra. Taigi srovė viename padalinyje yra tiesiog didžiausia srovė, padalyta iš padalijimų skaičiaus, kurį tęsiasi grafikas, kitaip tariant, linija, lygiagreti X ašiai, kur liečiasi viršutinis grafiko „galas“.

Diodo kreivės sekimas

Čia matomas visas aukščiau aprašytas triukšmas ir sumaištis.

Tačiau diodo kreivė gali būti aiškiai matoma, kai kelio taškas yra 0,7 V (atkreipkite dėmesį į 500 mV vienam kvadratui X skalę).

Atkreipkite dėmesį, kad X ašis tiksliai atitinka numatomą 0,7 V, o tai pateisina X ašies rodmens pobūdį „koks yra“.

Čia naudojamas bandymo atsparumas buvo 1K, todėl srovės diapazonas buvo nuo 0mA - 2mA. Čia grafikas neviršija dviejų padalijimų (apytiksliai), taigi apytikslė skalė būtų 1mA / padalijimas.

Rezistoriaus kreivės sekimas

Rezistoriai yra elektra paprasčiausi įtaisai, turintys linijinę VI kreivę, dar vadinamą Ohmo dėsniu, R = V / I. Akivaizdu, kad mažos vertės rezistoriai turi stačius nuolydžius (didesni I tam tikram V), o didelės vertės rezistoriai turi švelnesnius nuolydžius (mažiau I tam tikram V).

Bandymo varža čia buvo 100 omų, taigi srovės diapazonas buvo 0mA - 20mA. Kadangi grafikas tęsiasi iki 2,5 padalijimo, srovė vienam padalijimui yra 8mA.

Srovė padidėja 16 mA įtampai, taigi varža yra 1 V / 16 mA = 62 omai, o tai yra tikslinga, nes 100 Ohm puodas buvo DUT.

Tranzistoriaus kreivės sekimas

Kadangi tranzistorius yra trijų terminalų įtaisas, matavimų skaičius gali būti gana didelis, tačiau tik keli iš šių matavimų yra įprasti, vienas iš jų yra kolektoriaus įtampos priklausomybė nuo pagrindinės srovės, žinoma) esant pastoviai kolektoriaus srovei.

Tai turėtų būti lengva užduotis naudojant kreivės žymeklį. Pagrindas yra pritvirtintas prie pastovaus šališkumo, o X ašis - prie kolektoriaus. Bandymo varža suteikia „pastovią“ srovę.

Gautas pėdsakas turėtų atrodyti maždaug taip:

I _B Vs V _CE

Atkreipkite dėmesį, kad aukščiau pateiktas grafikas yra žurnalo skalė, atminkite, kad osciloskopas pagal numatytuosius nustatymus yra tiesinis.

Taigi „ Curve“ atsekamieji įtaisai gamina VI pėdsakus paprastiems komponentams ir padeda intuityviai suprasti komponentų charakteristikas.