- Simple Curve Tracer
- Components necessaris
- Esquema de connexions
- Explicació de treball
- Com millorar els resultats del traçat de corbes
- Com s'utilitza Curve Tracer Circuit
- Seguiment de corbes per a díodes
- Seguiment de corbes per a resistència
- Seguiment de corbes per al transistor
La majoria de l'electrònica tracta de corbes de traçat, ja sigui la corba de transferència característica d'un bucle de retroalimentació, la línia recta VI d'una resistència o la tensió del col·lector d'un transistor amb la corba de corrent.
Aquestes corbes ens proporcionen una comprensió intuïtiva de com es comporta un dispositiu en un circuit. Un enfocament analític pot implicar connectar valors discrets de tensió i corrent a una fórmula matemàtica i representar gràficament els resultats, normalment amb l’eix x que representa la tensió i l’eix y que representa el corrent.
Aquest enfocament funciona, però de vegades és tediós. I, com sap qualsevol aficionat a l'electrònica, el comportament dels components a la vida real pot variar (sovint en gran mesura) de la fórmula que descriu el seu funcionament.
Aquí utilitzarem un circuit (forma d'ona Sawtooth) per aplicar una tensió discreta creixent al component la corba VI del qual volem dibuixar i després utilitzarem un oscil·loscopi per veure els resultats.
Simple Curve Tracer
Per traçar una corba en temps real, hem d’ aplicar successius valors discrets de tensió al nostre dispositiu que estem provant, així que com es pot fer?
La solució al nostre problema és la forma d’ona Sawtooth.
La forma d'ona Sawtooth augmenta linealment i torna a zero periòdicament. Això permet aplicar un voltatge que augmenta contínuament al dispositiu que es prova i produeix una traça contínua en un gràfic (en aquest cas l’oscil·loscopi).
Un 'oscil·loscopi en mode XY s'utilitza per "llegir" el circuit. L' eix X està connectat al dispositiu que es prova i l'eix Y està connectat a la forma d'ona Sawtooth.
El circuit utilitzat aquí és una simple variació d’un traçador de corba que utilitza parts comuns com el temporitzador 555 i l’amplificador operatiu LM358.
Components necessaris
1. Per al temporitzador
- Temporitzador 555: qualsevol variant
- Condensador electrolític de 10uF (desacoblament)
- Condensador ceràmic 100nF (desacoblament)
- 1K resistència (font actual)
- 10K resistència (font actual)
- BC557 PNP transistor o equivalent
- Condensador electrolític de 10uF (temporització)
2. Per a l'amplificador d'amplificador operatiu
- LM358 o opamp comparable
- Condensador electrolític de 10uF (desacoblament)
- Condensador ceràmic 10nF (acoblament de CA)
- Resistència de 10 M (acoblament de CA)
- Resistència de prova (depèn del dispositiu que es prova, normalment entre 50 Ohms i uns quants centenars d’Ohms).
Esquema de connexions
Explicació de treball
1. El temporitzador 555
El circuit utilitzat aquí és una simple variació del circuit astable clàssic 555 que funcionarà com a generador de formes d'ona Sawtooth.
Normalment, la resistència de temporització s’alimenta a través d’una resistència connectada a la font d’alimentació, però aquí es connecta a una font de corrent constant (bruta).
El subministrament de corrent constant funciona proporcionant una tensió fixa de polarització de l’emissor base, donant lloc a un corrent (una mica) constant del col·lector. La càrrega d’un condensador mitjançant un corrent constant dóna lloc a una forma d’ona de rampa lineal.
Aquesta configuració deriva la sortida directament de la sortida del condensador (que és la rampa de dents de serra que estem buscant) i no del pin 3, que proporciona polsos negatius estrets aquí.
Aquest circuit és intel·ligent en el sentit que utilitza el mecanisme intern del 555 per controlar un generador de rampa de condensador de font de corrent constant.
2. L’amplificador
Com que la sortida es deriva directament del condensador (que es carrega des de la font de corrent), el corrent disponible per alimentar el dispositiu en prova (DUT) és essencialment nul.
Per solucionar-ho, fem servir el clàssic opamp LM358 com a memòria intermèdia de tensió (i, per tant, actual). Això augmenta una mica el corrent disponible per al DUT.
La forma d’ona del condensador Sawtooth oscil·la entre 1/3 i 2/3 Vcc (acció 555), cosa que no es pot utilitzar en un traçador de corbes, ja que la tensió no desvia de zero donant un traç «incomplet». Per solucionar-ho, l'entrada del 555 està AC acoblada a l'entrada del buffer.
La resistència 10M és una mica de màgia negra: es va assabentar durant la prova que si la resistència no s’afegia, la sortida simplement flotava a Vcc i s’hi quedava. Això es deu a la capacitat d’entrada paràsita; juntament amb l’alta impedància d’entrada, forma un integrador. La resistència de 10 M és suficient per descarregar aquesta capacitat paràsita, però no suficient per carregar significativament el circuit de corrent constant.
Com millorar els resultats del traçat de corbes
Atès que aquest circuit implica altes freqüències i altes impedàncies, cal una construcció acurada per evitar sorolls i oscil·lacions no desitjats.
Es recomana un ampli desacoblament. En la mesura del possible, intenteu evitar el taulell d'anàlisi d'aquest circuit i feu servir un PCB o un perfboard.
Aquest circuit és molt cru i, per tant, temperamental. Es recomana alimentar aquest circuit des d'una font de tensió variable. Fins i tot un LM317 funcionarà en una mica. Aquest circuit és més estable a uns 7,5 V.
Una altra cosa important a tenir en compte és la configuració de l’escala horitzontal a l’abast: si és massa alt, tot el soroll de baixa freqüència fa que el traç sigui borrós i, si és massa baix, no hi ha prou dades per obtenir un traç “complet”. De nou, això depèn de la configuració de la font d'alimentació.
Obtenir una traça útil requereix una afinació acurada de la configuració de la base de temps de l’oscil·loscopi i del voltatge d’entrada.
Si voleu mesures útils, cal una resistència de prova i el coneixement de les característiques de sortida opamp. Amb una mica de matemàtiques es poden obtenir bons valors.
Com s'utilitza Curve Tracer Circuit
Cal tenir en compte dues coses simples: l’ eix X representa el voltatge i l’eix Y el corrent.
En un oscil·loscopi, sondejar l'eix X és bastant senzill: el voltatge és "tal qual", és a dir, correspon als volts per divisió establerts a l'oscil·loscopi.
L' eix Y o l'eix actual és una mica més complicat. Aquí no mesurem directament el corrent, sinó que mesurem la tensió caiguda a la resistència de prova com a conseqüència del corrent a través del circuit.
N’hi ha prou si mesurem el valor de la tensió màxima a l’eix Y. En aquest cas, és de 2V, com es pot veure a la figura anterior.
Així doncs, el corrent màxim a través del circuit de prova és
I escombrar = V pic / R de prova.
Això representa l'interval actual d'escombrat, des de 0: escombrat.
Depenent de la configuració, el gràfic es pot estendre a tantes divisions a la pantalla com sigui possible. Així, doncs, el corrent per divisió és simplement el corrent màxim dividit pel nombre de divisions a què s’estén el gràfic, és a dir, la línia paral·lela a l’eix X on toca la “punta” superior del gràfic.
Seguiment de corbes per a díodes
Aquí es veu tot el soroll i la difusió descrits anteriorment.
Tanmateix, es pot veure clarament la corba del díode, amb el punt "genoll" a 0,7 V (fixeu-vos en l'escala X de 500 mV per divisió).
Tingueu en compte que l'eix X correspon exactament amb el 0,7 V esperat, que justifica la naturalesa "tal qual" de la lectura de l'eix X.
La resistència de prova utilitzada aquí va ser d'1K, de manera que l'interval actual era de 0mA a 2mA. Aquí el gràfic no supera les dues divisions (aproximadament), de manera que una escala aproximada seria 1mA / divisió.
Seguiment de corbes per a resistència
Els resistors són elèctricament els dispositius més simples, amb una corba VI lineal, també coneguda com a llei d'Ohm, R = V / I. És obvi que les resistències de baix valor tenen pendents pronunciades (I més alt per a un V determinat) i les resistències d’alt valor tenen pendents més suaus (menys I per a un V determinat).
La resistència de la prova aquí era de 100 ohms, de manera que el rang actual era de 0mA a 20mA. Com que el gràfic s'estén a 2,5 divisions, el corrent per divisió és de 8 mA.
El corrent augmenta 16 mA per a un volt, de manera que la resistència és d’1 V / 16 mA = 62 Ohms, la qual cosa és adequat ja que un pot de 100 Ohm era el DUT.
Seguiment de corbes per al transistor
Com que el transistor és un dispositiu de tres terminals, el nombre de mesures que es poden fer és bastant gran, però, només algunes d’aquestes mesures tenen un ús comú, una d’elles és la dependència de la tensió del col·lector del corrent base (ambdues referides a terra), per descomptat) a un corrent de col·lector constant.
Utilitzar el nostre traçador de corbes hauria de ser una tasca fàcil. La base està connectada a un biaix constant i l'eix X al col·lector. La resistència de la prova proporciona el corrent "constant".
La traça resultant hauria de ser semblant a aquesta:
I B Vs V CE
Tingueu en compte que el gràfic que es mostra anteriorment és una escala de registre, recordeu que l’oscil·loscopi és lineal per defecte.
Per tant, els traçadors Curve són dispositius que produeixen traces VI per a components senzills i ajuden a obtenir una comprensió intuïtiva de les característiques dels components.