Basit eğri izleme devresi: direnç, diyot ve transistör için eğri izleme

Bir geri besleme döngüsü için karakteristik transfer eğrisi, bir direncin düz VI hattı veya bir transistörün toplayıcı voltajına karşı akım eğrisi gibi elektroniklerin çoğu İzleme Eğrileri ile ilgilenir.

Bu eğriler, bir cihazın bir devrede nasıl davrandığına dair sezgisel bir anlayış sağlar. Analitik bir yaklaşım, ayrık voltaj ve akım değerlerini matematiksel bir formüle eklemeyi ve sonuçların grafiğini, genellikle voltajı temsil eden x ekseni ve akımı temsil eden y ekseni ile içerebilir.

Bu yaklaşım işe yarıyor, ancak bazen sıkıcı oluyor. Ve her elektronik hobisinin bildiği gibi, bileşenlerin gerçek yaşamdaki davranışı, çalışmasını açıklayan formülden (genellikle büyük ölçüde) farklılık gösterebilir.

Burada, VI eğrisini çizmek istediğimiz bileşene ayrık artan voltaj uygulamak için bir devre (Testere dişi dalga formu) kullanacağız ve ardından sonuçları görüntülemek için bir Osiloskop kullanacağız.

Basit Eğri İzleyici

Bir eğriyi gerçek zamanlı olarak çizmek için, test edilen cihazımıza ardışık ayrı voltaj değerleri uygulamamız gerekir, peki bu nasıl yapılabilir?

Sorunumuzun çözümü, Testere Dişi Dalga Biçimi.

Testere dişi dalga formu doğrusal olarak yükselir ve periyodik olarak sıfıra döner. Bu, test edilen cihazda sürekli artan bir voltajın uygulanmasına izin verir ve bir grafik üzerinde sürekli bir iz oluşturur (bu durumda osiloskop).

Devreyi 'okumak' için XY modundaki bir osiloskop kullanılır. X ekseni, test edilen cihaza bağlıdır ve Y ekseni testere dişi dalga bağlanır.

Burada kullanılan devre, 555 zamanlayıcı ve LM358 op-amp gibi ortak parçaları kullanan basit bir eğri izleyicisidir.

Gerekli Bileşenler

1. Zamanlayıcı için

• 555 zamanlayıcı - herhangi bir değişken
• 10 uF elektrolitik kondansatör (dekuplaj)
• 100nF seramik kondansatör (dekuplaj)
• 1K direnç (akım kaynağı)
• 10K direnç (akım kaynağı)
• BC557 PNP transistörü veya eşdeğeri
• 10 uF elektrolitik kondansatör (zamanlama)

2. Op-amp Amplifikatör için

• LM358 veya benzeri opamp
• 10 uF elektrolitik kondansatör (dekuplaj)
• 10nF seramik kondansatör (AC bağlantı)
• 10M direnç (AC bağlantı)
• Test direnci (test edilen cihaza bağlıdır, genellikle 50 Ohm ile birkaç yüz Ohm arasındadır.)

Devre şeması

Çalışma Açıklaması

1. 555 Zamanlayıcı

Burada kullanılan devre, Testere dişi dalga biçimi üreteci olarak çalışacak olan klasik 555 kararsız devrenin basit bir varyasyonudur.

Genellikle zamanlama direnci, güç kaynağına bağlı bir dirençten beslenir, ancak burada (ham) sabit bir akım kaynağına bağlanır.

Sabit akım beslemesi, sabit bir taban yayıcı öngerilim voltajı sağlayarak çalışır ve bu da (bir şekilde) sabit bir kolektör akımı ile sonuçlanır. Sabit bir akım kullanarak bir kapasitörün şarj edilmesi, doğrusal bir rampa dalga biçimi ile sonuçlanır.

Bu yapılandırma, çıkışı doğrudan kondansatör çıkışından (aradığımız testere dişi rampasıdır) elde eder ve burada dar negatif darbeler sağlayan pim 3'ten değil.

Bu devre, sabit bir akım kaynağı-kapasitör rampa jeneratörünü kontrol etmek için 555'in dahili mekanizmasını kullanması açısından akıllıdır.

2. Amplifikatör

Çıkış, doğrudan kondansatörden (akım kaynağından yüklenen) elde edildiğinden, test edilen cihaza güç sağlamak için mevcut akım (DUT) esasen sıfırdır.

Bunu düzeltmek için, klasik LM358 opamp'ı voltaj (ve dolayısıyla akım) tamponu olarak kullanıyoruz. Bu, DUT için mevcut olan akımı biraz artırır.

Kondansatör Sawtooth dalga formu 1/3 ve 2/3 Vcc (555 eylem) arasında salınım yapar; bu, voltaj sıfırdan yükselmediğinden "eksik" bir iz bıraktığı için bir eğri izleyicide kullanılamaz. Bunu düzeltmek için 555'ten gelen giriş, tampon girişine AC bağlıdır.

10M direnç biraz kara büyüdür - test sırasında, direnç eklenmemişse çıktının basitçe Vcc'ye yüzdüğü ve orada kaldığı ortaya çıktı! Bunun nedeni parazitik giriş kapasitansıdır - yüksek giriş empedansı ile birlikte bir entegratör oluşturur! 10M direnç, bu parazitik kapasitansı boşaltmak için yeterlidir, ancak sabit akım devresini önemli ölçüde yüklemek için yeterli değildir.

Eğri İzleme Sonuçları nasıl iyileştirilir

Bu devre yüksek frekanslar ve yüksek empedanslar içerdiğinden, istenmeyen gürültü ve salınımı önlemek için dikkatli bir yapıya ihtiyaç vardır.

Yeterli ayrıştırma tavsiye edilir. Mümkün olduğunca, bu devreyi devre dışı bırakmaktan kaçınmaya çalışın ve bunun yerine bir PCB veya perfboard kullanın.

Bu devre çok kaba ve dolayısıyla mizaçlıdır. Bu devreye değişken bir voltaj kaynağından güç verilmesi önerilir. Bir LM317 bile zor durumda çalışacaktır. Bu devre en çok 7.5V civarında kararlıdır.

Dikkate alınması gereken bir diğer önemli nokta, kapsamdaki yatay ölçek ayarıdır - çok yüksekse, tüm düşük frekanslı gürültü izi bulanıklaştırır ve çok düşükse, 'tam' bir iz elde etmek için yeterli veri yoktur. Yine, bu güç kaynağı ayarına bağlıdır.

Kullanılabilir bir izleme elde etmek, osiloskop zaman tabanı ayarının ve giriş voltajının dikkatlice ayarlanmasını gerektirir .

Yararlı ölçümler istiyorsanız, bir test direnci ve opamp çıkış özellikleri bilgisi gereklidir. Biraz matematik ile iyi değerler elde edilebilir.

Curve Tracer Circuit nasıl kullanılır

Akılda tutulması gereken iki basit nokta vardır - X ekseni voltajı ve Y ekseni akımı temsil eder.

Bir osiloskopta, X eksenini incelemek oldukça basittir - voltaj 'olduğu gibidir', yani osiloskop üzerinde ayarlanan bölüm başına volta karşılık gelir.

Y veya geçerli eksen biraz daha zordur. Burada akımı doğrudan ölçmüyoruz, bunun yerine devreden geçen akımın bir sonucu olarak test direncine düşen voltajı ölçüyoruz.

Y ekseninde tepe gerilim değerini ölçmemiz yeterlidir. Bu durumda, önceki şekilde görüldüğü gibi 2V'dir.

Yani test devresinden geçen tepe akımı

I _süpürme = V _tepe / R _testi.

Bu, 0 - Ben _süpürme arasındaki 'süpürme' akım aralığını temsil eder.

Ayara bağlı olarak, grafik ekranda mevcut olduğu kadar çok bölüme uzanabilir. Böylelikle, bölüm başına akım, basitçe tepe akımının grafiğin uzandığı bölümlerin sayısına bölünmesiyle elde edilir, başka bir deyişle grafiğin üst 'ucunun' temas ettiği X eksenine paralel çizgidir.

Diyot için Eğri İzleme

Yukarıda açıklanan tüm gürültü ve tüyler burada görülmektedir.

Bununla birlikte, diyot eğrisi, 0.7V'de 'diz' noktası ile açıkça görülebilir (bölüm X ölçeği başına 500mV'ye dikkat edin).

X ekseninin, X ekseni okumasının 'olduğu gibi' doğasını doğrulayan beklenen 0.7V'ye tam olarak karşılık geldiğine dikkat edin.

Burada kullanılan test direnci 1K idi, bu nedenle akım aralığı 0mA - 2mA idi. Burada grafik iki bölümü (yaklaşık olarak) aşmaz, bu nedenle kaba bir ölçek 1mA / bölme olacaktır.

Direnç için Eğri İzleme

Dirençler, doğrusal bir VI eğrisi, yani Ohm kanunu, R = V / I ile elektriksel olarak en basit cihazlardır. Düşük değerli dirençlerin dik eğimlere sahip olduğu (verilen V için daha yüksek I) ve yüksek değerli dirençlerin daha yumuşak eğimlere sahip olduğu (verilen V için daha az I) açıktır.

Buradaki test direnci 100 Ohm'du, bu nedenle mevcut aralık 0mA - 20mA idi. Grafik 2.5 bölüme uzandığından, bölüm başına akım 8mA'dır.

Akım bir volt için 16mA yükselir, bu nedenle direnç 1V / 16mA = 62 Ohm'dur, bu da 100 Ohm pot DUT olduğu için uygundur.

Transistör için Eğri İzleme

Transistör üç terminalli bir cihaz olduğu için, yapılabilecek ölçüm sayısı oldukça büyüktür, ancak bu ölçümlerden yalnızca birkaçı ortak kullanım bulmaktadır, bunlardan biri kollektör voltajının taban akımına bağımlılığıdır (her ikisi de toprağa atıfta bulunur), tabii ki) sabit bir kollektör akımında.

Eğri izleyicimizi kullanmak kolay bir iş olmalıdır. Taban sabit bir önyargıya ve X ekseni kollektöre bağlanmıştır. Test direnci, 'sabit' akımı sağlar.

Ortaya çıkan iz şunun gibi görünmelidir:

I _B Vs V _CE

Yukarıda gösterilen grafiğin bir günlük ölçeği olduğuna dikkat edin, osiloskobun varsayılan olarak doğrusal olduğunu unutmayın.

Dolayısıyla, Eğri izleyiciler, basit bileşenler için VI izleri üreten ve bileşen özelliklerinin sezgisel bir şekilde anlaşılmasına yardımcı olan cihazlardır.