- Pelacak Kurva Sederhana
- Komponen Diperlukan
- Diagram Sirkuit
- Penjelasan Bekerja
- Bagaimana meningkatkan Hasil Penelusuran Kurva
- Cara menggunakan Sirkuit Curve Tracer
- Curve Tracing untuk Diode
- Penelusuran Kurva untuk Resistor
- Curve Tracing untuk Transistor
Sebagian besar elektronik berurusan dengan Kurva Penelusuran, baik itu kurva transfer karakteristik untuk loop umpan balik, garis VI lurus resistor atau tegangan kolektor transistor versus kurva arus.
Kurva ini memberi kita pemahaman intuitif tentang bagaimana perangkat berperilaku di suatu sirkuit. Pendekatan analitis mungkin melibatkan memasukkan tegangan diskrit dan nilai arus ke dalam rumus matematika dan membuat grafik hasilnya, biasanya dengan sumbu x mewakili tegangan dan sumbu y mewakili arus.
Pendekatan ini berhasil, tetapi terkadang membosankan. Dan seperti yang diketahui oleh setiap penggemar elektronik, perilaku komponen dalam kehidupan nyata dapat bervariasi (seringkali sebagian besar) dari rumus yang menjelaskan pengoperasiannya.
Di sini kita akan menggunakan rangkaian (bentuk gelombang gigi gergaji) untuk menerapkan peningkatan tegangan diskrit ke komponen yang kurva VI-nya ingin kita gambar dan kemudian menggunakan Osiloskop untuk melihat hasilnya.
Pelacak Kurva Sederhana
Untuk memplot kurva secara real time, kita perlu menerapkan nilai tegangan diskrit yang berurutan ke perangkat yang diuji, jadi bagaimana cara melakukannya?
Solusi untuk masalah kita adalah Bentuk Gelombang Gigi Gergaji.
Bentuk gelombang gigi gergaji naik secara linier dan kembali ke nol secara berkala. Hal ini memungkinkan penerapan tegangan yang terus meningkat pada perangkat yang diuji dan menghasilkan jejak kontinu pada grafik (dalam hal ini osiloskop).
Osiloskop dalam mode XY digunakan untuk 'membaca' rangkaian. The X axis terhubung ke perangkat yang diuji dan sumbu Y terhubung ke gelombang gigi gergaji.
Rangkaian yang digunakan di sini adalah variasi sederhana dari pelacak kurva yang menggunakan bagian umum seperti timer 555 dan op-amp LM358.
Komponen Diperlukan
1. Untuk Timer
- 555 timer - varian apa pun
- Kapasitor elektrolitik 10uF (decoupling)
- Kapasitor keramik 100nF (decoupling)
- Resistor 1K (sumber arus)
- Resistor 10K (sumber arus)
- BC557 PNP transistor atau yang setara
- Kapasitor elektrolitik 10uF (pengaturan waktu)
2. Untuk Penguat Op-amp
- LM358 atau opamp yang sebanding
- Kapasitor elektrolitik 10uF (decoupling)
- Kapasitor keramik 10nF (kopling AC)
- Resistor 10M (sambungan AC)
- Resistor uji (tergantung pada perangkat yang diuji, biasanya antara 50 Ohm dan beberapa ratus Ohm.)
Diagram Sirkuit
Penjelasan Bekerja
1. Timer 555
Rangkaian yang digunakan di sini adalah variasi sederhana dari rangkaian astabil 555 klasik yang akan berfungsi sebagai generator bentuk gelombang gigi gergaji.
Biasanya resistor waktu diumpankan melalui resistor yang terhubung ke catu daya, tetapi di sini ia terhubung ke sumber arus konstan (mentah).
Pasokan arus konstan bekerja dengan memberikan tegangan bias basis-emitor tetap, menghasilkan arus kolektor (agak) konstan. Pengisian kapasitor menggunakan hasil arus konstan dalam bentuk gelombang ramp linier.
Konfigurasi ini memperoleh output langsung dari output kapasitor (yang merupakan jalur gigi gergaji yang kami cari) dan bukan dari pin 3, yang memberikan pulsa negatif sempit di sini.
Rangkaian ini pintar dalam artian menggunakan mekanisme internal 555 untuk mengontrol generator ramp sumber-kapasitor arus konstan.
2. Amplifier
Karena output diturunkan langsung dari kapasitor (yang diisi dari sumber arus), arus yang tersedia untuk memberi daya pada perangkat yang diuji (DUT) pada dasarnya nol.
Untuk mengatasinya, kami menggunakan opamp LM358 klasik sebagai penyangga tegangan (dan karenanya arus). Ini agak meningkatkan arus yang tersedia untuk DUT.
Kapasitor Bentuk gelombang gigi gergaji berosilasi antara 1/3 dan 2/3 Vcc (aksi 555), yang tidak dapat digunakan dalam pelacak kurva karena tegangan tidak naik dari nol sehingga memberikan jejak 'tidak lengkap'. Untuk mengatasinya input dari 555 adalah AC yang digabungkan ke input buffer.
Resistor 10M adalah sedikit ilmu hitam –ditemukan selama pengujian bahwa jika resistor tidak ditambahkan, output hanya melayang ke Vcc dan tetap di sana! Ini karena kapasitansi masukan parasit - bersama dengan impedansi masukan yang tinggi, ia membentuk integrator! Resistor 10M cukup untuk melepaskan kapasitansi parasit ini tetapi tidak cukup untuk secara signifikan memuat rangkaian arus konstan.
Bagaimana meningkatkan Hasil Penelusuran Kurva
Karena rangkaian ini melibatkan frekuensi tinggi dan impedansi tinggi, konstruksi yang cermat diperlukan untuk mencegah kebisingan dan osilasi yang tidak diinginkan.
Decoupling yang cukup direkomendasikan. Sedapat mungkin, cobalah untuk menghindari breadboarding sirkuit ini dan gunakan PCB atau perfboard sebagai gantinya.
Sirkuit ini sangat kasar dan karenanya temperamental. Direkomendasikan untuk menyalakan sirkuit ini dari sumber tegangan variabel. Bahkan LM317 akan bekerja dalam keadaan darurat. Sirkuit ini paling stabil di sekitar 7.5V.
Hal penting lainnya yang perlu dipertimbangkan adalah pengaturan skala horizontal pada lingkup - jika terlalu tinggi maka semua noise frekuensi rendah membuat jejak kabur dan jika terlalu rendah maka tidak cukup data untuk mendapatkan jejak 'lengkap'. Sekali lagi, ini tergantung pada pengaturan catu daya.
Mendapatkan jejak yang dapat digunakan membutuhkan penyetelan yang cermat pada pengaturan basis waktu osiloskop dan tegangan input.
Jika Anda menginginkan pengukuran yang berguna maka resistor uji dan pengetahuan tentang karakteristik keluaran opamp diperlukan. Dengan sedikit matematika nilai bagus bisa didapat.
Cara menggunakan Sirkuit Curve Tracer
Ada dua hal sederhana yang perlu diingat - sumbu X mewakili tegangan dan sumbu Y mewakili arus.
Pada osiloskop, memeriksa sumbu X cukup sederhana - tegangannya 'sebagaimana adanya', yaitu sesuai dengan volt per divisi yang ditetapkan pada osiloskop.
The Y atau saat sumbu sedikit rumit. Kami tidak secara langsung mengukur arus di sini, tetapi kami mengukur tegangan yang jatuh melintasi resistor uji sebagai akibat dari arus yang melalui rangkaian.
Cukup jika kita mengukur nilai tegangan puncak pada sumbu Y. Dalam hal ini, ini adalah 2V, seperti yang terlihat pada gambar sebelumnya.
Jadi arus puncak yang melalui rangkaian uji adalah
Aku menyapu = V peak / R tes.
Ini mewakili rentang arus 'sapuan', dari 0 - I sapuan.
Bergantung pada pengaturan, grafik dapat diperluas menjadi sebanyak mungkin divisi di layar yang tersedia. Jadi arus per divisi hanyalah arus puncak dibagi dengan jumlah divisi yang dilalui grafik, dengan kata lain garis yang sejajar dengan sumbu X di mana 'ujung' atas grafik bersentuhan.
Curve Tracing untuk Diode
Semua noise dan fuzz yang dijelaskan di atas terlihat di sini.
Namun, kurva dioda dapat dengan jelas terlihat, dengan titik 'lutut' pada 0.7V (perhatikan skala 500mV per divisi X).
Perhatikan bahwa sumbu X sama persis dengan 0.7V yang diharapkan, yang menjustifikasi 'apa adanya' dari pembacaan sumbu X.
Resistansi uji yang digunakan di sini adalah 1K, jadi kisaran arusnya dari 0mA - 2mA. Di sini grafik tidak melebihi dua divisi (kurang-lebih), jadi skala kasarnya adalah 1mA / divisi.
Penelusuran Kurva untuk Resistor
Resistor adalah perangkat paling sederhana secara elektrik, dengan kurva VI linier, alias hukum Ohm, R = V / I. Jelas bahwa resistor nilai rendah memiliki lereng curam (lebih tinggi I untuk V diberikan) dan resistor nilai tinggi memiliki lereng yang lebih landai (kurang I untuk diberikan V).
Resistansi uji di sini adalah 100 Ohm, jadi kisaran saat ini 0mA - 20mA. Karena grafik meluas menjadi 2,5 divisi, arus per divisi adalah 8mA.
Arus naik 16mA untuk satu volt, jadi resistansinya adalah 1V / 16mA = 62 Ohm, yang sesuai karena pot 100 Ohm adalah DUT.
Curve Tracing untuk Transistor
Karena transistor merupakan perangkat tiga terminal, maka jumlah pengukuran yang dapat dilakukan cukup besar, namun hanya sedikit dari pengukuran tersebut yang umum digunakan, salah satunya adalah ketergantungan tegangan kolektor pada arus basis (keduanya mengacu pada ground)., tentu saja) pada arus kolektor konstan.
Menggunakan pelacak kurva kami, ini seharusnya menjadi tugas yang mudah. Basis dihubungkan ke bias konstan dan sumbu X ke kolektor. Resistansi uji memberikan arus 'konstan'.
Jejak yang dihasilkan akan terlihat seperti ini:
I B Vs V CE
Perhatikan bahwa grafik yang ditunjukkan di atas adalah skala log, ingat bahwa osiloskop linier secara default.
Jadi pelacak Curve adalah perangkat yang menghasilkan jejak VI untuk komponen sederhana dan membantu mendapatkan pemahaman intuitif tentang karakteristik komponen.