מעקב עקומת מוליכים למחצה: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

ברכות!

הכרת מאפייני ההפעלה של כל מכשיר חיונית בכדי לקבל תובנה אודותיו. פרויקט זה יעזור לך להתוות עקומות של דיודות, טרנזיסטורים צומת דו קוטבית מסוג NPN וקווי MOSFET מסוג n במחשב הנייד שלך, בבית!

למי שלא יודע מה זה עקומות אופייניות: עקומות אופייניות הן גרפים המראים את הקשר בין זרם זרם ומתח על פני שני מסופי המכשיר. עבור מכשיר מסוף 3, גרף זה מתווה פרמטר משתנה של הטרמינל השלישי. עבור 2 התקני מסוף כמו דיודות, נגדים, נוריות וכו ', המאפיין מראה את הקשר בין מתח על מסופי המכשיר לבין הזרם הזורם במכשיר. עבור מכשיר מסוף 3, שבו המסוף השלישי פועל כסיכת בקרה או כמיין, יחסי המתח-זרם תלויים גם במצב של הטרמינל השלישי ולכן המאפיינים יצטרכו לכלול גם את זה.

מעקב עקומת מוליכים למחצה הוא מכשיר שמאפשר אוטומציה של תהליך תכנון העקומות למכשירים כגון דיודות, BJT, MOSFET. מעקב אחר עקומות ייעודיות בדרך כלל יקר ולא משתלם לחובבים. מכשיר קל להפעלה המסוגל להשיג את מאפייני ה- I-V של מכשירים אלקטרוניים בסיסיים יועיל ביותר, במיוחד לסטודנטים, חובבים העוסקים באלקטרוניקה.

כדי להפוך את הפרויקט הזה לקורס בסיסי באלקטרוניקה ומושגים כמו מגברי אופ, PWM, משאבות טעינה, וויסות מתח, קצת קידוד על כל מיקרו -בקר יהיה צורך. אם יש לך את הכישורים האלה, מזל טוב, אתה מוכן ללכת !!

עבור הפניות בנושאים למעלה, כמה קישורים שמצאתי מועילים:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

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

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

שלב 1: הבנת החומרה

המעקב יוחבר למחשב נייד ו- DUT (מכשיר הנבדק) לחריצים המסופקים בלוח. לאחר מכן, העקומה האופיינית תוצג במחשב הנייד.

השתמשתי ב- MSP430G2553 בתור המיקרו -בקר שלי אבל ברגע שאתה מבין את הגישה לעיצוב, ניתן להשתמש בכל בקר.

לשם כך בוצעה הגישה הנתונה.

● על מנת להשיג ערכים לזרם המכשיר בערכים שונים של מתח המכשיר, אנו זקוקים לאות הולך וגובר (משהו כמו אות רמפה). כדי להשיג מספר מספיק נקודות לתכנון העקומה, אנו בוחרים לחקור את המכשיר עבור 100 ערכים שונים של מתח המכשיר. לכן אנו זקוקים לאות רמפה של 7 סיביות עבור אותו הדבר. זה מתקבל על ידי יצירת PWM והעברתו דרך מסנן מעבר נמוך.

● מכיוון שעלינו לשרטט את מאפייני המכשיר בערכים שונים של זרם בסיס ב- BJT וערכים שונים של מתח השער במקרה של MOSFET, אנו זקוקים לאות מדרגות שייווצר לצד אות הרמפה. הגבלת יכולת המערכת אנו בוחרים לתכנן 8 עקומות לערכים שונים של מתח זרם/שער בסיס. לפיכך אנו זקוקים לצורת גל מדרגות בת 8 רמות או 3 סיביות. זה מתקבל על ידי יצירת PWM והעברתו דרך מסנן מעבר נמוך.

● הנקודה החשובה שיש לשים לב אליה היא שצריך לחזור על כל אות הרמפה על כל שלב באות המדרגות בעל 8 מפלסים ולכן תדירות אות הרמפה צריכה להיות פי 8 בדיוק מזו של אות המדרגות והם צריכים להיות בזמן. מסונכרן. זה מושג בקידוד של דור ה- PWM.

● הקולט/הניקוז/האנודה של ה- DUT נבדק כדי לקבל את האות שיוזן כציר X לאוסילוסקופ/לתוך ADC של הבקר לאחר מעגל מחלק מתח.

● נגד חישה זרם ממוקם בסדרה עם ה- DUT, ואחריו מגבר דיפרנציאלי כדי להשיג את האות שניתן להזין לאוסילוסקופ כ- Y-Axis/ לתוך ADC של המיקרו-בקר לאחר מעגל מחלק מתח.

● לאחר מכן, ה- ADC מעביר את הערכים לרשומות UART שיועברו למכשיר ה- PC וערכים אלה משרטטים באמצעות סקריפט פייתון.

כעת תוכל להמשיך ליצור מעגל.

שלב 2: הכנת החומרה

השלב הבא והחשוב ביותר הוא למעשה ייצור החומרה.

מכיוון שהחומרה מורכבת, הייתי מציע ייצור PCB. אבל אם יש לך אומץ, אתה יכול ללכת גם על קרש לחם.

ללוח יש אספקת 5V, 3.3V עבור MSP, +12V ו- -12V עבור מגבר ה- op. 3.3V ו- +/- 12V מופקים מ -5V באמצעות הרגולטור LM1117 ו- XL6009 (המודול שלו זמין, אבל הכנתי אותו מרכיבים נפרדים) ומשאבת טעינה בהתאמה.

הנתונים מ- UART ל- USB זקוקים להתקן המרה. השתמשתי ב- CH340G.

השלב הבא יהיה יצירת קבצים סכמטיים ולוח. השתמשתי ב- EAGLE CAD ככלי שלי.

הקבצים מועלים לעיונך.

שלב 3: כתיבת הקודים

ייצר את החומרה? קוטבי מתח נבדקים בכל הנקודות?

אם כן, אפשר לקודד עכשיו!

השתמשתי ב- CCS לקידוד ה- MSP שלי מכיוון שאני מרגיש בנוח עם הפלטפורמות האלה.

כדי להציג את הגרף השתמשתי ב- Python כפלטפורמה שלי.

הציוד ההיקפי של הבקר המיקרו הוא:

· טיימר_א (16 סיביות) במצב השוואה ליצירת PWM.

· ADC10 (10 ביט) לערכי קלט.

· UART להעברת הנתונים.

קבצי הקוד ניתנים לנוחותך.

שלב 4: כיצד להשתמש בו?

מזל טוב! כל שנותר הוא עבודתו של המעקב.

במקרה של נותב עקומות חדש, יהיה צורך להגדיר את סיר הגימור שלו של 50k אוהם.

ניתן לעשות זאת על ידי שינוי מיקום הפוטנציומטר והתבוננות בגרף ה- IC-VCE של BJT. המיקום שבו העקומה הנמוכה ביותר (עבור IB = 0) תתיישר עם ציר X, זו תהיה המיקום המדויק של סיר החיתוך.

· חבר את מעקב ה- Curve Traceer Semiconductor ביציאת ה- USB של המחשב. נורית אדומה תדלק, המצביעה על כך שהלוח הופעל.

· אם מדובר במכשיר BJT /דיודה שאת קורותיו יש לתוות, אין לחבר את המגשר JP1. אבל אם זה MOSFET, חבר כותרת.

· עבור לשורת הפקודה

· הפעל את סקריפט הפיתון

· הזן את מספר הטרמינלים של ה- DUT.

· המתן עם הפעלת התוכנית.

· התרשים שורטט.

עשייה שמחה!