מעגל מעקב עקומות פשוט: מעקב אחר העקומה נגד, דיודה וטרנזיסטור

רוב מוצרי האלקטרוניקה עוסקים בעקומות מעקב, בין אם זה עקומת ההעברה האופיינית לולאת משוב, קו וי ישר של הנגד או מתח אספן של טרנזיסטור לעומת עקומת זרם.

עקומות אלו נותנות לנו הבנה אינטואיטיבית כיצד מכשיר מתנהג במעגל. גישה אנליטית עשויה לכלול חיבור ערכי מתח וזרם בדידים לנוסחה מתמטית ורישום התוצאות, בדרך כלל כאשר ציר x מייצג מתח וציר y מייצג זרם.

גישה זו עובדת, אך לפעמים היא מייגעת. וכפי שכל חובב אלקטרוניקה יודע, התנהגות הרכיבים בחיים האמיתיים יכולה להשתנות (לרוב בעיקר) מהנוסחה המתארת ​​את פעולתם.

כאן נשתמש במעגל (צורת גל Sawtooth) כדי להפעיל מתח גובר בדידה על הרכיב שאת עקומת ה- VI אנו רוצים לצייר ואז נשתמש באוסצילוסקופ כדי להציג את התוצאות.

פשוט עקומת עקבות

כדי לשרטט עקומה בזמן אמת עלינו להחיל ערכי מתח בדידים עוקבים על המכשיר שלנו הנבדק, אז איך ניתן לעשות זאת?

הפתרון לבעיה שלנו הוא צורת הגל של Sawtooth.

צורת הגל של המסור עולה באופן לינארי וחוזרת לאפס מעת לעת. זה מאפשר הפעלת מתח הולך וגדל בהתקן הנבדק ומייצר עקבות רציפים בגרף (במקרה זה האוסצילוסקופ).

אוסצילוסקופ במצב XY משמש ל'קריאת 'המעגל. ציר ה- X מחובר למכשיר הנבדק וציר ה- Y מחובר לצורת הגל של Sawtooth.

המעגל המשמש כאן הוא וריאציה פשוטה של ​​מעקב עקומות באמצעות חלקים נפוצים כמו טיימר 555 ומגבר ה- LM358.

רכיבים נדרשים

1. לטיימר

• טיימר 555 - כל גרסה
• קבל אלקטרוליטי 10uF (ניתוק)
• קבלים קרמיים 100nF (ניתוק)
• נגד 1K (מקור נוכחי)
• נגד 10K (מקור נוכחי)
• טרנזיסטור PNP BC557 או שווה ערך
• קבל אלקטרוליטי 10uF (תזמון)

2. למגבר Op-amp

• LM358 או אופמפ דומה
• קבל אלקטרוליטי 10uF (ניתוק)
• קבלים קרמיים 10nF (צימוד AC)
• נגד 10M (צימוד AC)
• נגד בדיקה (תלוי במכשיר הנבדק, בדרך כלל בין 50 אוהם לכמה מאות אוהם).

תרשים מעגל

הסבר עבודה

1. טיימר 555

המעגל המשמש כאן הוא וריאציה פשוטה של ​​המעגל הקלאסי 555, אשר יעבוד כמחולל צורת גל Sawtooth.

בדרך כלל נגד התזמון מוזר דרך נגר המחובר לאספקת החשמל, אך כאן הוא מחובר למקור זרם קבוע (גולמי).

אספקת הזרם הקבוע פועלת על ידי מתן מתח הטיה קבוע של פולט בסיס, וכתוצאה מכך זרם אספן קבוע (מעט). טעינת קבלים באמצעות זרם קבוע מביאה לצורת גל רמפה ליניארית.

תצורה זו שואבת את הפלט ישירות מיציאת הקבלים (שהיא רמפת השיניים אותה אנו מחפשים) ולא מסיכה 3, המספקת כאן פולסים שליליים צרים.

מעגל זה חכם במובן זה שהוא משתמש במנגנון הפנימי של ה- 555 כדי לשלוט על מחולל רמפות של קבלים זרם קבוע.

2. המגבר

מכיוון שהפלט נגזר ישירות מהקבל (הטעון מהמקור הנוכחי), הזרם הזמין להפעלת המכשיר הנבדק (DUT) הוא למעשה אפס.

כדי לתקן זאת, אנו משתמשים באופמפ LM358 הקלאסי כמאגר מתח (ולכן זרם). זה מגדיל מעט את הזרם העומד לרשות ה- DUT.

צורת הגל של הקבל Sawtooth מתנודדת בין 1/3 ל- 2/3 Vcc (פעולת 555), שאינה שמישה במעקב עקומות מכיוון שהמתח אינו עולה מאפס ומעניק עקבות 'לא שלמים'. כדי לתקן זאת, הקלט מה- 555 מצויד בזרם AC לקלט המאגר.

הנגד 10M הוא קצת קסם שחור - התגלה במהלך הבדיקה שאם הנגד לא נוסף, הפלט פשוט צף ל- Vcc ונשאר שם! הסיבה לכך היא קיבולת הקלט הטפילית - יחד עם עכבת הקלט הגבוהה, היא מהווה אינטגרטור! הנגד 10M מספיק כדי לפרוק את הקיבול הטפילי הזה אבל לא מספיק כדי לטעון משמעותית את המעגל הנוכחי הקבוע.

כיצד לשפר את תוצאות מעקב העקומות

מכיוון שמעגל זה כולל תדרים גבוהים ועכבים גבוהים, יש צורך בבנייה זהירה כדי למנוע רעש ותנודה לא רצויים.

מומלץ לבצע ניתוק רב. ככל האפשר, נסה להימנע מגלישה במעגל זה והשתמש במקום זאת ב- PCB או בלוח.

מעגל זה גס מאוד ומכאן טמפרמנטי. מומלץ להניע את המעגל הזה ממקור מתח משתנה. אפילו LM317 יעבוד בקמצוץ. מעגל זה יציב ביותר בסביבות 7.5V.

דבר חשוב נוסף שיש לקחת בחשבון הוא הגדרת הסקאלה האופקית בהיקף - אם גבוה מדי אז כל הרעש בתדרים נמוכים הופך את העקבות למעורפל ואם נמוך מדי אז אין מספיק נתונים כדי לקבל עקבות 'שלמים'. שוב, זה תלוי בהגדרת אספקת החשמל.

השגת מעקב שמיש דורשת כיוונון זהיר של הגדרת בסיס הזמן של האוסצילוסקופ ומתח הקלט.

אם אתה רוצה מדידות שימושיות אז יש צורך בנגד בדיקה וידע על מאפייני הפלט של ה- opamp. עם מעט מתמטיקה ניתן להשיג ערכים טובים.

כיצד להשתמש במעגל Tracer Tracer

יש לזכור שני דברים פשוטים - ציר X מייצג את המתח וציר Y מייצג את הזרם.

באוסילוסקופ, חיטוט בציר ה- X הוא פשוט למדי - המתח הוא 'כמו שהוא', כלומר תואם את הוולטים לכל חלוקה שנקבעו באוסילוסקופ.

ציר ה- Y או הנוכחי מעט מסובך יותר. אנחנו לא מודדים כאן ישירות את הזרם, אלא מודדים את המתח שנפל על פני נגדי הבדיקה כתוצאה מהזרם דרך המעגל.

זה מספיק אם נמדוד את ערך מתח השיא על ציר Y. במקרה זה מדובר ב -2 וולט, כפי שנראה באיור הקודם.

אז זרם השיא דרך מעגל הבדיקה הוא

ואני _לטאטא = V _שיא / R _מבחן.

זה מייצג את הטווח הנוכחי 'לטאטא', בין 0 - אני _מטאטא.

בהתאם להגדרה, הגרף יכול להתפרש לכמה וכמה חלוקות על המסך כפי שניתן. כך שהזרם לחלוקה הוא פשוט זרם השיא חלקי מספר החלוקות שהגרף משתרע עליהן, במילים אחרות הקו המקביל לציר ה- X שבו "הקצה" העליון של הגרף נוגע.

עקומת עקומות לדיודה

כל הרעש והבלבול שתוארו לעיל נראים כאן.

עם זאת, ניתן לראות בבירור את עקומת הדיודה, עם נקודת 'הברך' היא 0.7V (שימו לב לסולם 500mV לכל חטיבה X).

שים לב שציר ה- X תואם בדיוק עם 0.7V הצפוי, שמצדיק את הטבע 'כמו שהוא' של קריאת ציר ה- X.

התנגדות הבדיקה ששימשה כאן הייתה 1K, כך שהטווח הנוכחי היה בין 0mA - 2mA. כאן הגרף אינו עולה על שתי חלוקות (בערך), ולכן סולם גס יהיה 1mA / חלוקה.

עקיבה עקומה לנגד

נגדים הם המכשירים הפשוטים ביותר, עם עקומת VI לינארית, המכונה גם חוק אוהם, R = V / I. ברור שלנגדים בעלי ערך נמוך יש מדרונות תלולים (גבוה יותר I עבור V נתון) ולנגדים בעלי ערך גבוה יש שיפועים עדינים יותר (פחות אני עבור V נתון).

התנגדות הבדיקה כאן הייתה 100 אוהם, כך שהטווח הנוכחי היה 0mA - 20mA. מכיוון שהגרף משתרע על 2.5 חלוקות, הזרם לחטיבה הוא 8mA.

הזרם עולה 16mA עבור וולט, ולכן ההתנגדות היא 1V / 16mA = 62 אוהם, וזה מתאים מכיוון שסיר של 100 אוהם היה ה- DUT.

עקיבת עקומות לטרנזיסטור

מכיוון שהטרנזיסטור הוא מכשיר בעל שלושה מסופים, מספר המדידות שניתן לבצע הוא גדול למדי, אולם רק מעט מאותן מדידות מוצאות שימוש נפוץ, אחת מהן תלויה במתח אספן בזרם הבסיס (שתיהן מתייחסות לקרקע., כמובן) בזרם אספן קבוע.

שימוש במעקב העקומות שלנו זו צריכה להיות משימה קלה. הבסיס מחובר להטיה מתמדת וציר ה- X לקולט. התנגדות הבדיקה מספקת את הזרם ה'קבוע '.

המעקב שהתקבל צריך להיראות בערך כך:

I _B לעומת V _CE

שים לב שהגרף המוצג לעיל הוא סולם יומן, זכור כי האוסצילוסקופ הוא כברירת מחדל.

אז עקבי עקומה הם מכשירים המייצרים עקבות VI לרכיבים פשוטים ומסייעים בהבנה אינטואיטיבית של מאפייני הרכיב.