- 단순 곡선 추적기
- 필요한 구성 요소
- 회로도
- 작업 설명
- 곡선 추적 결과를 개선하는 방법
- Curve Tracer Circuit 사용 방법
- 다이오드를위한 곡선 추적
- 저항을위한 곡선 추적
- 트랜지스터를위한 곡선 추적
대부분의 전자 장치는 트레이싱 곡선, 즉 피드백 루프의 특성 전달 곡선, 저항의 직선 VI 라인 또는 트랜지스터의 콜렉터 전압 대 전류 곡선 을 다룹니다.
이 곡선을 통해 회로에서 장치가 어떻게 작동하는지 직관적으로 이해할 수 있습니다. 분석적 접근 방식에는 이산 전압 및 전류 값을 수학 공식에 연결하고 결과를 그래프로 표시하는 것이 포함될 수 있습니다. 일반적으로 x 축은 전압을 나타내고 y 축은 전류를 나타냅니다.
이 방법은 효과가 있지만 때로는 지루합니다. 그리고 모든 전자 애호가들이 알고 있듯이, 실제 생활에서 부품의 동작은 작동을 설명하는 공식과 (대부분) 다를 수 있습니다.
여기서 우리는 회로 (톱니 파형)를 사용하여 VI 곡선을 그리려는 구성 요소에 이산 증가 전압을 적용한 다음 결과를보기 위해 오실로스코프를 사용합니다.
단순 곡선 추적기
실시간으로 곡선을 그리려면 테스트 대상 장치에 연속적인 이산 전압 값을 적용 해야하는데 어떻게 할 수 있습니까?
우리 문제에 대한 해결책은 톱니 파형입니다.
톱니 파형은 선형 적으로 상승하고 주기적으로 0으로 돌아갑니다. 이를 통해 테스트중인 장치에 지속적으로 증가하는 전압을 적용하고 그래프 (이 경우 오실로스코프)에 연속 트레이스를 생성합니다.
XY 모드의 오실로스코프는 회로를 '읽는'데 사용됩니다. X 축은 시험 장치에 접속되고, Y 축은 톱니 파형에 접속된다.
여기에 사용 된 회로는 555 타이머 및 LM358 연산 증폭기와 같은 공통 부품을 사용하는 곡선 추적기의 간단한 변형입니다.
필요한 구성 요소
1. 타이머
- 555 타이머 – 모든 변형
- 10uF 전해 커패시터 (디커플링)
- 100nF 세라믹 커패시터 (디커플링)
- 1K 저항 (전류 소스)
- 10K 저항 (전류 소스)
- BC557 PNP 트랜지스터 또는 동급
- 10uF 전해 커패시터 (타이밍)
2. 연산 증폭기 증폭기
- LM358 또는 유사한 opamp
- 10uF 전해 커패시터 (디커플링)
- 10nF 세라믹 커패시터 (AC 커플 링)
- 10M 저항 (AC 커플 링)
- 테스트 저항 (테스트 대상 장치에 따라 다르며 일반적으로 50Ω에서 수백 옴 사이)
회로도
작업 설명
1. 555 타이머
여기에 사용 된 회로는 Sawtooth 파형 발생기로 작동하는 클래식 555 불안정 회로의 간단한 변형입니다.
일반적으로 타이밍 저항은 전원 공급 장치에 연결된 저항을 통해 공급되지만 여기서는 (조잡한) 정전류 소스에 연결됩니다.
정전류 공급은 고정베이스 이미 터 바이어스 전압을 제공하여 작동하여 (다소) 일정한 콜렉터 전류를 생성합니다. 정전류를 사용하여 커패시터를 충전하면 선형 램프 파형이 생성됩니다.
이 구성은 여기에서 좁은 네거티브 펄스를 제공하는 핀 3이 아닌 커패시터 출력 (우리가 찾고있는 톱니 램프)에서 직접 출력을 유도합니다.
이 회로는 555의 내부 메커니즘을 사용하여 정전류 소스-커패시터 램프 생성기를 제어한다는 점에서 영리합니다.
2. 증폭기
출력이 커패시터 (전류 소스에서 충전 됨)에서 직접 파생되기 때문에 테스트 대상 장치 (DUT)에 전원을 공급하는 데 사용할 수있는 전류는 본질적으로 0입니다.
이 문제를 해결하기 위해 클래식 LM358 opamp를 전압 (따라서 전류) 버퍼로 사용하고 있습니다. 이것은 DUT에 사용 가능한 전류를 다소 증가시킵니다.
커패시터 톱니 파형은 1/3 ~ 2/3 Vcc (555 동작) 사이에서 진동하며, 전압이 0에서 '불완전한'트레이스를 제공하기 때문에 곡선 트레이서에서 사용할 수 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 555의 입력은 버퍼 입력에 연결된 AC입니다.
10M 저항은 약간의 흑 마법입니다. 테스트 중에 저항을 추가하지 않으면 출력이 Vcc로 플로팅되어 그대로 유지된다는 것이 밝혀졌습니다! 이것은 기생 입력 커패시턴스 때문입니다 – 높은 입력 임피던스와 함께 적분기를 형성합니다! 10M 저항은이 기생 커패시턴스를 방전하기에 충분하지만 정전류 회로에 상당한 부하를주기에는 충분하지 않습니다.
곡선 추적 결과를 개선하는 방법
이 회로는 고주파수와 높은 임피던스를 포함하기 때문에 원하지 않는 노이즈와 발진을 방지하기 위해 세심한 구성이 필요합니다.
충분한 디커플링이 권장됩니다. 가능한 한이 회로를 브레드 보딩하는 것을 피하고 대신 PCB 또는 perfboard를 사용하십시오.
이 회로는 매우 조잡해서 변덕 스럽습니다. 가변 전압 소스에서이 회로에 전원을 공급하는 것이 좋습니다. LM317조차도 핀치에서 작동합니다. 이 회로는 약 7.5V에서 가장 안정적입니다.
고려해야 할 또 다른 중요한 사항은 스코프 의 수평 스케일 설정입니다. 너무 높으면 모든 저주파 노이즈가 트레이스를 흐릿하게 만들고 너무 낮 으면 '완전한'트레이스를 얻을 수있는 데이터가 충분하지 않습니다. 다시 말하지만 이것은 전원 공급 장치 설정에 따라 다릅니다.
사용 가능한 트레이스를 얻으 려면 오실로스코프 타임베이스 설정과 입력 전압을 신중하게 조정 해야 합니다.
유용한 측정을 원하는 경우 테스트 저항과 opamp 출력 특성에 대한 지식이 필요합니다. 약간의 수학으로 좋은 값을 얻을 수 있습니다.
Curve Tracer Circuit 사용 방법
명심해야 할 두 가지 간단한 사항이 있습니다. X 축은 전압을 나타내고 Y 축은 전류를 나타냅니다.
오실로스코프에서 X 축 프로빙은 매우 간단합니다. 전압은 '있는 그대로'입니다. 즉, 오실로스코프에 설정된 구간당 볼트에 해당합니다.
Y 또는 현재의 축이 약간 까다 롭습니다. 여기서 전류를 직접 측정하는 것이 아니라 회로를 통과하는 전류의 결과로 테스트 저항에서 강하 된 전압을 측정합니다.
Y 축에서 피크 전압 값을 측정하면 충분합니다. 이 경우 이전 그림에서 볼 수 있듯이 2V입니다.
따라서 테스트 회로를 통과하는 피크 전류는
나는 스위프 = V 피크 / R 테스트.
이것은 0-I sweep 에서 'sweep'전류 범위를 나타냅니다.
설정에 따라 그래프는 화면에서 가능한 한 많은 분할로 확장 될 수 있습니다. 따라서 구간당 전류는 그래프가 확장되는 구간 수, 즉 그래프의 상단 '팁'이 닿는 X 축에 평행 한 선으로 나눈 피크 전류입니다.
다이오드를위한 곡선 추적
위에서 설명한 모든 소음과 보풀이 여기에 표시됩니다.
그러나 다이오드 곡선은 0.7V의 'knee'지점에서 명확하게 볼 수 있습니다 (구간 X 스케일 당 500mV 참조).
X 축은 예상되는 0.7V와 정확히 일치하며, 이는 X 축 판독 값의 '있는 그대로'특성을 정당화합니다.
여기에 사용 된 테스트 저항은 1K이므로 전류 범위는 0mA – 2mA였습니다. 여기서 그래프는 2 개 구간 (대략)을 초과하지 않으므로 대략적인 스케일은 1mA / division이됩니다.
저항을위한 곡선 추적
저항기는 전기적으로 가장 단순한 장치로, 선형 VI 곡선 (일명 옴의 법칙, R = V / I)을 사용합니다. 낮은 값의 저항은 가파른 기울기 (주어진 V에 대해 더 높은 I)를 가지며 높은 값의 저항은 더 완만 한 기울기 (주어진 V에 대해 더 적은 I)를 갖는다는 것이 분명합니다.
여기서 테스트 저항은 100 Ohms 였으므로 전류 범위는 0mA – 20mA였습니다. 그래프가 2.5 구간으로 확장되므로 구간당 전류는 8mA입니다.
전류는 볼트 당 16mA 상승하므로 저항은 1V / 16mA = 62 Ohms이며 이는 100 Ohm 포트가 DUT이기 때문에 적절합니다.
트랜지스터를위한 곡선 추적
트랜지스터는 3 단자 장치이므로 수행 할 수있는 측정 횟수는 상당히 많지만 이러한 측정 중 일부만 일반적으로 사용됩니다., 물론) 일정한 콜렉터 전류에서.
커브 트레이서를 사용하는 것은 쉬운 일입니다. 베이스는 일정한 바이어스에 연결되고 X 축은 수집기에 연결됩니다. 테스트 저항은 '일정한'전류를 제공합니다.
결과 추적은 다음과 같아야합니다.
I B 대 V CE
위에 표시된 그래프는 로그 스케일입니다. 오실로스코프는 기본적으로 선형임을 기억하십시오.
따라서 곡선 추적기 는 간단한 구성 요소에 대한 VI 추적을 생성하고 구성 요소 특성을 직관적으로 이해하는 데 도움이되는 장치입니다.