Félvezető görbe nyomkövető: 4 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Gratulálok!

Bármely eszköz működési jellemzőinek ismerete elengedhetetlen ahhoz, hogy betekintést nyerjünk belőle. Ez a projekt segít a diódák, az NPN típusú bipoláris csomópont tranzisztorok és az n típusú MOSFET görbék rajzolásában laptopján, otthon!

Azok számára, akik nem tudják, hogy melyek a jellemző görbék: a jellegzetes görbék olyan grafikonok, amelyek az eszköz átmenő és feszültsége közötti kapcsolatot mutatják. 3 terminál eszköz esetén ezt a grafikont a harmadik terminál változó paraméterei ábrázolják. Két végberendezésnél, például diódáknál, ellenállásoknál, LED -eknél, a karakterisztika az eszközkapcsokon lévő feszültség és az eszközön átfolyó áram közötti kapcsolatot mutatja. A 3 terminál eszköz esetében, ahol a 3. terminál vezérlőcsapként működik vagy rendez, a feszültség-áram kapcsolat a 3. terminál állapotától is függ, ezért a jellemzőknek ezt is tartalmazniuk kell.

A félvezető görbe nyomkövető olyan eszköz, amely automatizálja a görbék ábrázolásának folyamatát olyan eszközöknél, mint a diódák, BJT -k, MOSFET -ek. A dedikált görbejelölők általában drágák és nem megfizethetőek a rajongók számára. Egy könnyen kezelhető eszköz, amely képes az alapvető elektronikai eszközök I-V jellemzőinek megszerzésére, rendkívül előnyös lenne, különösen az elektronikával foglalkozó diákok és hobbik számára.

Ahhoz, hogy ez a projekt az elektronika alaptanfolyamává váljon, és olyan fogalmakat, mint az op erősítők, PWM, töltőszivattyúk, feszültségszabályozók, szükség lesz bármilyen kódolásra bármilyen mikrokontrollerre. Ha megvannak ezek a készségeid, gratulálok, jó lesz folytatni !!

A fenti témákkal kapcsolatos hivatkozásokhoz néhány linket találtam hasznosnak:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

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

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

1. lépés: A hardver megértése

A nyomkövetőt egy laptophoz, a DUT -ot (tesztelés alatt álló eszközt) pedig a táblán lévő nyílásokhoz csatlakoztatják. Ezután a jellemző görbe megjelenik a laptopon.

Az MSP430G2553 -at használtam mikrokontrollerként, de ha megértette a tervezés megközelítését, bármilyen vezérlő használható.

Ehhez a megadott módszert követték.

● Annak érdekében, hogy az eszközáram értékét különböző feszültségértékeken nyerjük, növekvő jelre van szükségünk (például a rámpajelre). Ahhoz, hogy elegendő számú pontot szerezzünk a görbe ábrázolásához, úgy döntünk, hogy az eszközt 100 különböző eszközfeszültség -értékre vizsgáljuk. Tehát ehhez 7 bites rámpajelre van szükségünk. Ezt úgy kapjuk meg, hogy PWM -et állítunk elő és átengedünk egy aluláteresztő szűrőn.

● Mivel a készülék jellemzőit a BJT alapáramának különböző értékein, a MOSFET -ek esetén pedig a kapufeszültség különböző értékein kell ábrázolnunk, lépcsőjelre van szükség a rámpajel mellett. Korlátozva a rendszer képességeit, úgy döntünk, hogy 8 görbét ábrázolunk az alapáram/kapufeszültség különböző értékeihez. Így szükségünk van egy 8 vagy 3 bites lépcsőhullámra. Ezt úgy kapjuk meg, hogy PWM -et állítunk elő és átengedünk egy aluláteresztő szűrőn.

● Itt fontos megjegyezni, hogy a teljes rámpajelzést meg kell ismételnünk a 8 szintű lépcsőjelzés minden lépésében, így a rámpajel frekvenciájának pontosan 8-szor nagyobbnak kell lennie, mint a lépcsőházi jelnek, és időnek kell lennie. szinkronizált. Ezt a PWM generáció kódolásával érik el.

● A DUT kollektorát/leeresztő/anódját szondázza, hogy megkapja a jelet, amelyet X-tengelyként kell táplálni az oszcilloszkópba/a mikrokontroller ADC-jébe a feszültségosztó áramkör után.

● Egy áramérzékelő ellenállást sorba helyeznek a DUT-val, amelyet egy differenciális erősítő követ, hogy megkapja a jelet, amely a feszültségosztó áramkör után Y-tengelyként/ a mikrokontroller ADC-jébe táplálható jelhez jut.

● Ezt követően az ADC átviszi az értékeket a PC -eszközre továbbítandó UART regiszterekbe, és ezeket az értékeket python -szkript segítségével ábrázolja.

Most folytathatja az áramkör létrehozását.

2. lépés: A hardver elkészítése

A következő és nagyon fontos lépés valójában a hardver elkészítése.

Mivel a hardver összetett, javaslom a NYÁK -gyártást. De ha van bátorsága, mehet a kenyérlapra is.

A tábla 5 V -os tápellátással rendelkezik, 3,3 V az MSP -hez, +12 V és -12 V az erősítőhöz. A 3.3V és +/- 12V feszültséget 5V-ból állítják elő az LM1117 és XL6009 szabályozó segítségével (modulja elérhető, de különálló alkatrészekből készítettem), illetve töltőszivattyúval.

Az UART -ról USB -re vonatkozó adatokhoz átalakító eszközre van szükség. CH340G -t használtam.

A következő lépés a sematikus és a Board fájlok létrehozása lenne. Eszközömként az EAGLE CAD -et használtam.

A fájlokat hivatkozás céljából feltöltjük.

3. lépés: A kódok írása

Készítette a hardvert? Vizsgált feszültség polaritás minden ponton?

Ha igen, akkor most kódoljunk!

CCS -t használtam az MSP kódolására, mert jól érzem magam ezeken a platformokon.

A grafikon megjelenítéséhez a Python -t használtam platformként.

A mikrokontroller perifériái a következők:

· Timer_A (16 bites) összehasonlítási módban PWM létrehozásához.

· ADC10 (10 bit) az értékek beviteléhez.

· UART az adatok továbbítására.

A kódfájlok az Ön kényelmét szolgálják.

4. lépés: Hogyan kell használni?

Gratulálunk! Már csak a nyomkövető munkája marad.

Új görbejelölő esetén 50 k ohmos trim potot kell beállítani.

Ez a potenciométer helyzetének megváltoztatásával és a BJT IC-VCE grafikonjának megfigyelésével tehető meg. Az a helyzet, ahol a legalacsonyabb görbe (IB = 0 esetén) az X-tengelyhez igazodik, ez lenne a trimmelőedény pontos helyzete.

· Csatlakoztassa a félvezető görbe nyomkövetőt a számítógép USB -portjához. Egy piros LED világít, jelezve, hogy a tábla be van kapcsolva.

· Ha BJT /dióda eszközről van szó, amelynek görbéit ábrázolni kívánja, ne csatlakoztassa a JP1 jumpert. De ha MOSFET, csatlakoztassa a fejlécet.

· Lépjen a parancssorba

· Futtassa a python parancsfájlt

· Adja meg a DUT terminálok számát.

· Várjon, amíg a program fut.

· A grafikon ábrázolása megtörtént.

Boldog alkotást!