Jednostavni krug za praćenje krivulja: traženje krivulje za otpornik, diodu i tranzistor

Većina elektronike bavi se krivuljama praćenja, bilo da se radi o karakterističnoj krivulji prijenosa za povratnu petlju, ravnoj VI liniji otpora ili krivulji napona kolektora tranzistora u odnosu na trenutnu krivulju.

Te nam krivulje daju intuitivno razumijevanje ponašanja uređaja u krugu. Analitički pristup može uključivati ​​uključivanje diskretnih vrijednosti napona i struje u matematičku formulu i grafički prikaz rezultata, obično s osi x koja predstavlja napon i osi y koja predstavlja struju.

Ovaj pristup djeluje, ali ponekad je dosadan. I kao što svaki ljubitelj elektronike zna, ponašanje komponenata u stvarnom životu može se razlikovati (često uglavnom) od formule koja opisuje njegov rad.

Ovdje ćemo koristiti krug (Sawtooth valni oblik) za primjenu diskretnog rastućeg napona na komponentu čiju VI krivulju želimo nacrtati, a zatim pomoću osciloskopa pregledati rezultate.

Jednostavno praćenje krivulja

Za crtanje krivulje u stvarnom vremenu trebamo primijeniti uzastopne vrijednosti diskretnog napona na naš uređaj koji se testira, pa kako to možemo učiniti?

Rješenje našeg problema je valoviti oblik pile.

Sawtooth valni oblik raste linearno i povremeno se vraća na nulu. To omogućuje primjenu neprekidno rastućeg napona na ispitnom uređaju i stvara kontinuirani trag na grafu (u ovom slučaju osciloskop).

Osciloskop u XY načinu koristi se za 'očitavanje' strujnog kruga. Os X je spojen na uređaj koji se testira, a Y os spojen na pilasti valnog oblika.

Ovdje korišten sklop jednostavna je varijacija tragača krivulje pomoću uobičajenih dijelova poput 555 timera i opcijskog pojačala LM358.

Komponente potrebne

1. Za mjerač vremena

• 555 tajmer - bilo koja varijanta
• 10uF elektrolitski kondenzator (odvajanje)
• 100nF keramički kondenzator (odvajanje)
• 1K otpornik (trenutni izvor)
• 10K otpornik (trenutni izvor)
• BC557 PNP tranzistor ili ekvivalent
• 10uF elektrolitski kondenzator (vrijeme)

2. Za pojačalo Op-amp

• LM358 ili slični opamp
• 10uF elektrolitski kondenzator (odvajanje)
• 10nF keramički kondenzator (AC spojnica)
• 10M otpornik (AC spojnica)
• Ispitni otpor (ovisi o uređaju koji se ispituje, obično između 50 Ohma i nekoliko stotina Ohma.)

Kružni dijagram

Objašnjenje u radu

1. Tajmer 555

Krug koji se ovdje koristi jednostavna je varijacija klasičnog stabilnog kruga 555 koji će raditi kao Sawtooth generator valnog oblika.

Obično se vremenski otpor napaja kroz otpornik spojen na napajanje, ali ovdje je povezan s (sirovim) izvorom konstantne struje.

Opskrba stalnom strujom djeluje pružajući fiksni napon prednapon-emiter, što rezultira (pomalo) konstantnom strujom kolektora. Punjenje kondenzatora konstantnom strujom rezultira linearnim rampama.

Ova konfiguracija izlazi izravno iz izlaza kondenzatora (a to je pilasta rampa koju tražimo), a ne iz pina 3, koji ovdje daje uske negativne impulse.

Ovaj je krug pametan u smislu da koristi unutarnji mehanizam 555 za kontrolu generatora rampe konstantne struje-kondenzatora.

2. Pojačalo

Budući da se izlaz izvodi izravno iz kondenzatora (koji se puni iz izvora struje), struja dostupna za napajanje ispitivanog uređaja (DUT) u osnovi je nula.

Da bismo to popravili, koristimo klasični opamp LM358 kao napon (a time i struju) kao međuspremnik. To donekle povećava struju dostupnu DUT-u.

Kondenzatorski Sawtooth valni oblik oscilira između 1/3 i 2/3 Vcc (555 djelovanja), što je neupotrebljivo u tragaču krivulja jer napon ne raste s nule dajući 'nepotpuni' trag. Da bi se to popravilo, ulaz iz 555 je naizmjeničnom strujom povezan s ulaznim međuspremnikom.

Otpornik od 10M pomalo je crna magija - tijekom testiranja je utvrđeno da, ako otpor nije dodan, izlaz jednostavno pluta u Vcc i ostaje tamo! To je zbog parazitskog ulaznog kapaciteta - zajedno s visokom ulaznom impedancijom, čini integrator! Otpornik od 10M dovoljan je za pražnjenje ovog parazitskog kapaciteta, ali nedovoljno za značajno opterećenje kruga konstantne struje.

Kako poboljšati rezultate praćenja krivulja

Budući da ovaj krug uključuje visoke frekvencije i visoke impedancije, potrebna je pažljiva konstrukcija kako bi se spriječili neželjeni šum i oscilacije.

Preporučuje se dovoljno razdvajanje. Koliko god je to moguće, pokušajte izbjeći ugradnju ovog kruga i umjesto toga upotrijebite PCB ili perfboard.

Ovaj je krug vrlo sirov i stoga temperamentan. Preporučuje se napajanje ovog kruga iz izvora promjenjivog napona. Čak će i LM317 djelovati u kratkom roku. Ovaj je krug najstabilniji na oko 7,5 V.

Još jedna važna stvar koju treba uzeti u obzir je postavka vodoravne ljestvice na opsegu - ako je previsoka, onda sav niskofrekventni šum čini trag nejasnim, a ako je prenizak, nema dovoljno podataka za dobivanje 'cjelovitog' traga. Opet, to ovisi o postavci napajanja.

Dobivanje korisnog traga zahtijeva pažljivo podešavanje postavke vremenske baze osciloskopa i ulaznog napona.

Ako želite korisna mjerenja, potreban je ispitni otpor i poznavanje izlaznih karakteristika opampa. Uz malo matematike mogu se dobiti dobre vrijednosti.

Kako se koristi krug za praćenje krivulja

Dvije su jednostavne stvari koje morate imati na umu - os X predstavlja napon, a os Y struju.

Na osciloskopu je sondiranje osi X prilično jednostavno - napon je "takav kakav jest", tj. Odgovara voltima po podjeli podešenim na osciloskopu.

Y ili trenutni os je malo trickier. Ovdje ne mjerimo izravno struju, već mjerimo napon na ispitnom otporu kao rezultat struje kroz krug.

Dovoljno je ako na Y osi izmjerimo vršnu vrijednost napona. U ovom je slučaju 2V, kao što se vidjelo na prethodnoj slici.

Dakle, vršna struja kroz ispitni krug je

I _pomesti = V _pik / R _testa.

Ovo predstavlja raspon struje "pometanja", od 0 - ja _pometam.

Ovisno o postavci, grafikon se može proširiti na onoliko podjela na zaslonu koliko je dostupno. Dakle, struja po podjeli je jednostavno vršna struja podijeljena s brojem podjela na koje se graf proteže, drugim riječima crta paralelna s osi X gdje se dodiruje gornji 'vrh' grafa.

Traženje krivulja za diodu

Ovdje se vidi sva gore opisana buka i mešanje.

Međutim, diodna krivulja se jasno može vidjeti, s točkom 'koljena' na 0,7 V (imajte na umu 500mV po podjeli X ljestvice).

Imajte na umu da X osa točno odgovara očekivanih 0,7 V, što opravdava prirodu očitavanja X osi "kakva jest".

Ovdje je korišten ispitni otpor 1K, tako da je trenutni raspon bio od 0mA - 2mA. Ovdje graf ne prelazi dva odjeljenja (približno), pa bi okvirna skala bila 1mA / odjeljak.

Traženje krivulja za otpornik

Otpornici su električno najjednostavniji uređaji, s linearnom VI krivuljom, aka Ohmov zakon, R = V / I. Očito je da otpornici male vrijednosti imaju strme nagibe (veći I za zadani V), a otpornici velike vrijednosti blaže nagibe (manji I za zadani V).

Ispitni otpor ovdje je bio 100 Ohma, tako da je trenutni raspon bio 0mA - 20mA. Budući da se graf proteže na 2,5 podjele, struja po podjeli je 8 mA.

Struja raste za 16 mA za volt, tako da je otpor 1 V / 16 mA = 62 ohma, što je prikladno jer je lonac od 100 ohma bio DUT.

Traženje krivulja za tranzistor

Budući da je tranzistor trosmjerni uređaj, broj mjerenja koja se mogu izvršiti prilično je velik, međutim, samo nekoliko od tih mjerenja nalazi zajedničku uporabu, jedno od njih je ovisnost napona kolektora o osnovnoj struji (oba se odnose na masu, naravno) pri konstantnoj struji kolektora.

Korištenje našeg tragača krivulja ovo bi trebao biti jednostavan zadatak. Baza je spojena na konstantnu pristranost, a os X na kolektor. Ispitni otpor daje 'konstantnu' struju.

Rezultirajući trag trebao bi izgledati otprilike ovako:

I _B Vs V _CE

Imajte na umu da je gornji grafikon prikaz dnevnika, imajte na umu da je osciloskop prema zadanim postavkama linearni.

Dakle, Curve traceri su uređaji koji proizvode VI tragove za jednostavne komponente i pomažu u intuitivnom razumijevanju karakteristika komponenata.