Vienkārša līknes marķiera shēma: rezistora, diode un tranzistora līknes izsekošana

Lielākā daļa elektronikas nodarbojas ar izsekošanas līknēm, neatkarīgi no tā, vai tā ir raksturīga atgriezeniskās saites cilpa, rezistora taisna VI līnija vai tranzistora kolektora sprieguma un strāvas līkne.

Šīs līknes ļauj mums intuitīvi saprast, kā ierīce darbojas ķēdē. Analītiskā pieeja var ietvert atsevišķu sprieguma un strāvas vērtību pieslēgšanu matemātiskai formulai un rezultātu grafiku, parasti ar x asi, kas apzīmē spriegumu, un y asi, kas apzīmē strāvu.

Šī pieeja darbojas, bet dažreiz tā ir garlaicīga. Un kā zina katrs elektronikas hobijs, komponentu izturēšanās reālajā dzīvē var atšķirties (bieži vien lielā mērā) no tās darbību raksturojošās formulas.

Šeit mēs izmantosim ķēdi (Zāģa zobu viļņu forma), lai pielietotu diskrētu pieaugošu spriegumu komponentam, kura VI līkni mēs vēlamies uzzīmēt, un pēc tam izmantosim osciloskopu, lai skatītu rezultātus.

Vienkāršs līknes izsekotājs

Lai reāllaikā uzzīmētu līkni, pārbaudāmajai ierīcei jāpiemēro secīgas diskrētas sprieguma vērtības, un kā to var izdarīt?

Mūsu problēmas risinājums ir Zāģu zobu forma.

Zobzoba viļņa forma palielinās lineāri un periodiski atgriežas līdz nullei. Tas ļauj uz testējamās ierīces pielietot nepārtraukti pieaugošu spriegumu un grafikā (šajā gadījumā osciloskopā) iegūst nepārtrauktu pēdu.

Ķēdes “nolasīšanai” tiek izmantots osciloskops XY režīmā. X ass ir savienota ar ierīci, saskaņā ar testu un Y ass ir savienota ar Sawtooth viļņiem.

Šeit izmantotā shēma ir vienkārša līknes marķiera variācija, izmantojot tādas kopīgas daļas kā 555 taimeris un LM358 op-amp.

Nepieciešamās sastāvdaļas

1. Taimerim

• 555 taimeris - jebkurš variants
• 10uF elektrolītiskais kondensators (atvienošana)
• 100nF keramikas kondensators (atvienošana)
• 1K rezistors (strāvas avots)
• 10K rezistors (strāvas avots)
• BC557 PNP tranzistors vai līdzvērtīgs
• 10uF elektrolītiskais kondensators (laiks)

2. Op-amp pastiprinātājam

• LM358 vai līdzīgs opamp
• 10uF elektrolītiskais kondensators (atvienošana)
• 10nF keramikas kondensators (maiņstrāvas savienojums)
• 10M rezistors (maiņstrāvas savienojums)
• Pārbaudiet rezistoru (atkarīgs no testējamās ierīces, parasti no 50 līdz dažiem simtiem omu.)

Ķēdes shēma

Darba skaidrojums

1. Taimeris 555

Šeit izmantotā shēma ir vienkārša klasiskās 555 astable shēmas variācija, kas darbosies kā Sawtooth viļņu formas ģenerators.

Parasti laika rezistors tiek barots caur rezistoru, kas savienots ar barošanas avotu, bet šeit tas ir savienots ar (neapstrādātu) pastāvīgu strāvas avotu.

Pastāvīgā strāvas padeve darbojas, nodrošinot fiksētu bāzes-emitera novirzes spriegumu, kā rezultātā rodas (nedaudz) pastāvīga kolektora strāva. Kondensatora uzlāde, izmantojot pastāvīgu strāvu, rada lineāru rampas viļņu formu.

Šī konfigurācija iegūst izvadi tieši no kondensatora izejas (kas ir meklētā zāģa rampa), nevis no 3. kontakta, kas šeit nodrošina šaurus negatīvus impulsus.

Šī shēma ir gudra tādā ziņā, ka tā izmanto 555 iekšējo mehānismu, lai kontrolētu pastāvīgas strāvas avota-kondensatora rampas ģeneratoru.

2. Pastiprinātājs

Tā kā izeja tiek iegūta tieši no kondensatora (kas tiek uzlādēts no strāvas avota), testējamās ierīces darbināšanai pieejamā strāva (DUT) būtībā ir nulle.

Lai to novērstu, mēs izmantojam klasisko LM358 opamp kā sprieguma (un līdz ar to strāvas) buferi. Tas nedaudz palielina pašreizējo, kas pieejams DUT.

Kondensatora Zāģa zobu viļņa forma svārstās starp 1/3 un 2/3 Vcc (555 darbība), kas līknes marķierī nav izmantojams, jo spriegums nenobremzējas no nulles, dodot “nepilnīgu” pēdu. Lai to novērstu, 555 ieeja tiek pievienota maiņstrāvai un bufera ieejai.

10M rezistors ir mazliet melna maģija - testēšanas laikā tika noskaidrots, ka, ja rezistors netika pievienots, izeja vienkārši peldēja uz Vcc un palika tur! Tas notiek parazitārās ieejas kapacitātes dēļ - kopā ar lielo ieejas pretestību tas veido integratoru! 10M rezistors ir pietiekams, lai izlādētu šo parazītisko kapacitāti, bet nepietiek, lai ievērojami ielādētu pastāvīgās strāvas ķēdi.

Kā uzlabot līknes izsekošanas rezultātus

Tā kā šī ķēde ietver augstas frekvences un lielas pretestības, ir nepieciešama rūpīga konstrukcija, lai novērstu nevēlamu troksni un svārstības.

Ieteicams veikt lielu atsaistīšanu. Cik vien iespējams, mēģiniet izvairīties no šīs shēmas iekāpšanas un tā vietā izmantojiet PCB vai perfboard.

Šī shēma ir ļoti rupja un līdz ar to temperamentīga. Šo ķēdi ieteicams barot no mainīga sprieguma avota. Pat LM317 darbosies šķipsniņā. Šī shēma ir visstabilākā ap 7,5 V.

Vēl viena svarīga lieta, kas jāņem vērā, ir horizontālā mēroga iestatījums darbības jomai - ja tas ir pārāk augsts, tad viss zemās frekvences troksnis padara izsekošanu neskaidru, un, ja tas ir pārāk zems, nav pietiekami daudz datu, lai iegūtu “pilnīgu” izsekošanu. Arī tas ir atkarīgs no barošanas avota iestatījuma.

Lai iegūtu izmantojamu izsekojamību, rūpīgi jāsaskaņo osciloskopa laika bāzes iestatījums un ieejas spriegums.

Ja vēlaties izmantot noderīgus mērījumus, ir nepieciešams testa rezistors un zināšanas par opamp izejas raksturlielumiem. Ar nelielu matemātiku var iegūt labas vērtības.

Kā lietot Curve Tracer shēmu

Ir jāpatur prātā divas vienkāršas lietas - X ass apzīmē spriegumu, bet Y ass - strāvu.

Osciloskopā X ass pārbaude ir pavisam vienkārša - spriegums ir tāds, kāds tas ir, ti, atbilst osciloskopā iestatītajam voltam uz vienu dalījumu.

Y vai pašreizējās ass ir nedaudz sarežģītāks. Mēs šeit tieši nemērām strāvu, tā vietā mēs mērām spriegumu, kas samazinājies testa rezistorā strāvas rezultātā caur ķēdi.

Pietiek, ja mēs izmērām maksimālo sprieguma vērtību uz Y ass. Šajā gadījumā tas ir 2 V, kā redzams iepriekšējā attēlā.

Tātad maksimālā strāva caur testa ķēdi ir

I _slaucīšana = V _pīķa / R _tests.

Tas apzīmē “slaucīšanas” strāvas diapazonu no 0 - es _slaucīšana.

Atkarībā no iestatījuma diagramma ekrānā var iekļūt tik daudzos sadalījumos, cik ir pieejams. Tātad strāva vienā divīzijā ir vienkārši maksimālā strāva, kas dalīta ar dalījumu skaitu, uz kuru diagramma sniedzas, citiem vārdiem sakot, līnija, kas paralēla X asij, kur pieskaras grafika augšējais 'gals'.

Līknes izsekošana diodei

Viss iepriekš aprakstītais troksnis un izplūdums ir redzams šeit.

Tomēr ir skaidri redzama diodes līkne, kuras "ceļa" punkts ir 0,7 V (ņemiet vērā 500 mV uz vienu dalījumu X skalu).

Ņemiet vērā, ka X ass precīzi atbilst gaidāmajam 0,7 V, kas attaisno X ass nolasīšanas veidu “kā ir”.

Šeit izmantotā testa pretestība bija 1K, tāpēc strāvas diapazons bija no 0mA - 2mA. Šeit grafiks nepārsniedz divus sadalījumus (aptuveni), tāpēc aptuvena skala būtu 1mA / dalījums.

Līknes izsekošana rezistoram

Rezistori ir elektriski vienkāršākās ierīces ar lineāru VI līkni, jeb Oma likumu, R = V / I. Ir acīmredzams, ka mazvērtīgiem rezistoriem ir stāvi slīpumi (augstāks I dotajam V) un augstas vērtības rezistoriem ir maigāki slīpumi (mazāk I dotajam V).

Pārbaudes pretestība šeit bija 100 omi, tāpēc strāvas diapazons bija 0mA - 20mA. Tā kā diagramma sniedzas līdz 2,5 dalījumiem, strāva uz vienu sadalījumu ir 8mA.

Pašreizējais spriegums palielinās par 16 mA par voltu, tāpēc pretestība ir 1 V / 16 mA = 62 Ohmi, kas ir piemērots, jo 100 Ohm katls bija DUT.

Līknes izsekošana tranzistoram

Tā kā tranzistors ir trīs termināļu ierīce, veicamo mērījumu skaits ir diezgan liels, tomēr tikai daži no šiem mērījumiem tiek izmantoti kopīgi, viens no tiem ir kolektora sprieguma atkarība no bāzes strāvas (abi attiecas uz zemi, protams) pie pastāvīgas kolektora strāvas.

Izmantojot mūsu līknes marķieri, tam vajadzētu būt vieglam uzdevumam. Pamatne ir piesaistīta pastāvīgai novirzei un X ass - kolektoram. Testa pretestība nodrošina “pastāvīgu” strāvu.

Iegūtajai pēdai vajadzētu izskatīties apmēram šādi:

I _B Vs V _CE

Ņemiet vērā, ka iepriekš parādītais grafiks ir žurnāla skala, atcerieties, ka osciloskops pēc noklusējuma ir lineārs.

Tātad līknes marķieri ir ierīces, kas ražo VI pēdas vienkāršiem komponentiem un palīdz intuitīvi izprast komponentu īpašības.