Polovodičový krivkový sledovač: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

S pozdravom!

Na získanie prehľadu o ňom sú nevyhnutné znalosti prevádzkových vlastností akéhokoľvek zariadenia. Tento projekt by vám pomohol vykresliť krivky diód, bipolárnych tranzistorov typu NPN a MOSFETov typu n na prenosnom počítači doma!

Pre tých, ktorí nevedia, čo sú charakteristické krivky: charakteristické krivky sú grafy, ktoré ukazujú vzťah medzi prúdom a napätím na dvoch svorkách zariadenia. V prípade 3 -koncového zariadenia je tento graf vykreslený pre meniaci sa parameter tretieho terminálu. Pre 2 koncové zariadenia, ako sú diódy, odpory, diódy LED atď., Charakteristika ukazuje vzťah medzi napätím na svorkách zariadenia a prúdom pretekajúcim zariadením. V prípade 3-koncového zariadenia, kde tretí terminál funguje ako riadiaci kolík alebo triedi, je vzťah napätia a prúdu tiež závislý od stavu 3. terminálu, a preto by charakteristiky museli zahŕňať aj to.

Polovodičový krivkový sledovač je zariadenie, ktoré automatizuje proces vykresľovania kriviek pre zariadenia, ako sú diódy, BJT, MOSFET. Vyhradené značkovače kriviek sú zvyčajne drahé a nie sú cenovo dostupné pre nadšencov. Ľahko ovládateľné zariadenie schopné získať charakteristiky I-V základných elektronických zariadení by bolo veľmi prospešné, najmä pre študentov a nadšencov, ktorí sa zaoberajú elektronikou.

Aby bol tento projekt základným kurzom elektroniky a konceptov, ako sú operačné zosilňovače, PWM, nabíjacie pumpy, regulátory napätia, bolo by potrebné kódovanie na akomkoľvek mikrokontroléri. Ak máte tieto schopnosti, gratulujeme, ste pripravení ísť !!

Niektoré odkazy, ktoré som považoval za užitočné, pre odkazy na vyššie uvedené témy:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

www.electronicdesign.com/power/charge-pump-…

www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_1….

Krok 1: Pochopenie hardvéru

Indikátor by bol zapojený do prenosného počítača a DUT (testované zariadenie) do otvorov na doske. Potom sa na prenosnom počítači zobrazí charakteristická krivka.

Ako mikrokontrolér som použil MSP430G2553, ale akonáhle porozumiete prístupu k návrhu, je možné použiť akýkoľvek ovládač.

Na tento účel sa dodržal uvedený prístup.

● Aby sme získali hodnoty pre prúd zariadenia pri rôznych hodnotách napätia zariadenia, potrebujeme rastúci signál (niečo ako signál rampy). Aby sme získali dostatočný počet bodov na vykreslenie krivky, vybrali sme sondu zariadenia na 100 rôznych hodnôt napätia zariadenia. Na to isté potrebujeme 7-bitový signál rampy. To sa získa generovaním PWM a jeho prechodom cez dolnopriepustný filter.

● Pretože v prípade MOSFET musíme vykresliť charakteristiky zariadenia pri rôznych hodnotách základného prúdu v BJT a rôznych hodnotách napätia hradla, potrebujeme, aby bol pozdĺž signálu rampy generovaný schodiskový signál. Obmedzujúc schopnosť systému sme sa rozhodli vykresliť 8 kriviek pre rôzne hodnoty základného prúdu/napätia brány. Potrebujeme teda 8-úrovňový alebo 3-bitový priebeh schodiska. To sa získa generovaním PWM a jeho prechodom cez dolnopriepustný filter.

● Tu je dôležité poznamenať, že potrebujeme, aby sa celý signál rampy opakoval pre každý krok v 8-stupňovom schodiskovom signáli, takže frekvencia signálu rampy by mala byť presne 8-krát väčšia ako frekvencia schodiskového signálu a mali by byť časové. synchronizované. To sa dosahuje kódovaním generácie PWM.

● Kolektor/odtok/anóda DUT sa sníma, aby získal signál, ktorý sa má privádzať ako os X do osciloskopu/do ADC mikrokontroléra po obvode deliča napätia.

● Rezistor snímajúci prúd je zaradený do série s DUT, po ktorom nasleduje diferenciálny zosilňovač na získanie signálu, ktorý je možné privádzať do osciloskopu ako os Y/ do ADC mikrokontroléra po obvode deliča napätia.

● Potom ADC prenesie hodnoty do registrov UART, ktoré sa majú odoslať do zariadenia PC, a tieto hodnoty sa vykreslia pomocou skriptu python.

Teraz môžete pokračovať vo vytváraní obvodu.

Krok 2: Vytvorenie hardvéru

Ďalším a veľmi dôležitým krokom je výroba hardvéru.

Pretože hardvér je zložitý, navrhoval by som výrobu PCB. Ale ak máte odvahu, môžete ísť aj na breadboard.

Doska má napájanie 5V, 3,3V pre MSP, +12V a -12V pre operačný zosilňovač. 3,3 V a +/- 12V sú generované z 5 V pomocou regulátora LM1117 a XL6009 (jeho modul je k dispozícii, vyrobil som ho však z diskrétnych komponentov) a nabíjacieho čerpadla.

Údaje z UART na USB vyžadujú zariadenie na konverziu. Použil som CH340G.

Ďalším krokom by bolo vytvorenie schematických a tabuľkových súborov. Ako svoj nástroj som použil EAGLE CAD.

Súbory sa nahrajú pre vašu referenciu.

Krok 3: Písanie kódov

Vyrobili ste hardvér? Testovali ste polaritu napätia vo všetkých bodoch?

Ak áno, kódujme teraz!

Na kódovanie môjho MSP som použil CCS, pretože som s týmito platformami spokojný.

Na zobrazenie grafu som ako platformu použil Python.

Použité periférie mikrokontroléra sú:

· Timer_A (16 bit) v režime porovnávania na generovanie PWM.

· ADC10 (10 bitov) na vstupné hodnoty.

· UART na prenos údajov.

Súbory s kódmi sú k dispozícii pre vaše pohodlie.

Krok 4: Ako ho používať?

Gratulujem Zostáva iba činnosť stopovača.

V prípade nového značkovača kriviek by bolo potrebné nastaviť jeho trimmer 50 kOhm.

To sa dá dosiahnuť zmenou polohy potenciometra a pozorovaním grafu IC-VCE BJT. Poloha, v ktorej by sa najnižšia krivka (pre IB = 0) zarovnávala s osou X, to by bola presná poloha ozdobného hrnca.

· Zapojte Semiconductor Curve Tracer do USB portu počítača. Rozsvieti sa červená LED dióda, čo znamená, že doska je napájaná.

· Ak ide o zariadenie BJT /diódy, ktorého krivky sa majú vykresliť, nepripájajte prepojku JP1. Ale ak je to MOSFET, pripojte hlavičku.

· Prejdite na príkazový riadok

· Spustite skript python

· Zadajte počet svoriek DUT.

· Počkajte, kým sa program spustí.

· Graf bol vykreslený.

Šťastnú výrobu!