ردیاب منحنی نیمه هادی: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

با درود!

آگاهی از ویژگی های عملکردی هر دستگاه برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن ضروری است. این پروژه به شما کمک می کند تا منحنی دیودها ، ترانزیستورهای اتصال دو قطبی از نوع NPN و MOSFET های نوع n را در لپ تاپ خود در خانه ترسیم کنید!

برای کسانی که نمی دانند منحنی های مشخص چیست: منحنی های مشخص نمودارهایی هستند که رابطه بین جریان و ولتاژ در دو پایانه یک دستگاه را نشان می دهند. برای یک دستگاه ترمینال 3 ، این نمودار برای پارامترهای مختلف ترمینال سوم ترسیم می شود. برای 2 دستگاه ترمینال مانند دیودها ، مقاومت ها ، LED ها و غیره ، مشخصه رابطه بین ولتاژ در پایانه های دستگاه و جریان عبوری از دستگاه را نشان می دهد. برای 3 دستگاه ترمینال ، جایی که ترمینال 3 به عنوان یک پین کنترل عمل می کند یا مرتب می شود ، رابطه ولتاژ و جریان نیز بستگی به وضعیت ترمینال سوم دارد و بنابراین ویژگی ها باید شامل آن نیز باشد.

ردیاب منحنی نیمه هادی دستگاهی است که روند رسم منحنی را برای دستگاه هایی مانند دیودها ، BJT ها ، MOSFET ها به صورت خودکار انجام می دهد. ردیاب منحنی اختصاصی معمولاً گران است و برای علاقه مندان مقرون به صرفه نیست. دستگاهی با عملکرد آسان که بتواند ویژگی های I-V دستگاههای الکترونیکی اساسی را بدست آورد ، بسیار مفید خواهد بود ، به ویژه برای دانش آموزان ، علاقه مندان به وسایل الکترونیکی.

برای تبدیل این پروژه به یک درس اصلی در زمینه الکترونیک و مفاهیمی مانند آمپر ، PWM ، پمپ های شارژ ، تنظیم کننده های ولتاژ ، نیاز به کدگذاری روی هر میکروکنترلر است. اگر این مهارت ها را دارید ، تبریک می گویم ، خوب است بروید !!

برای ارجاع به موضوعات بالا ، پیوندهایی که به نظرم مفید آمدند:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

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

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

مرحله 1: درک سخت افزار

ردیاب به لپ تاپ و DUT (دستگاه مورد آزمایش) به شکاف های موجود در برد متصل می شود. سپس منحنی مشخصه روی لپ تاپ نمایش داده می شود.

من از MSP430G2553 به عنوان میکروکنترلر خود استفاده کردم اما وقتی روش طراحی را درک کردید ، می توانید از هر کنترلری استفاده کنید.

برای انجام این کار ، روش ارائه شده دنبال شد.

برای بدست آوردن مقادیر جریان دستگاه در مقادیر مختلف ولتاژ دستگاه ، ما به یک سیگنال فزاینده (چیزی مانند سیگنال رمپ) نیاز داریم. برای بدست آوردن تعداد کافی نقاط برای رسم منحنی ، ما دستگاه را برای 100 مقادیر مختلف ولتاژ دستگاه بررسی می کنیم. بنابراین ما به یک سیگنال سطح شیب دار 7 بیتی برای همان نیاز داریم. این امر با تولید PWM و عبور از فیلتر کم گذر به دست می آید.

از آنجا که ما نیاز به ترسیم ویژگی های دستگاه در مقادیر مختلف جریان پایه در BJT و مقادیر مختلف ولتاژ دروازه در مورد MOSFET ها داریم ، به یک سیگنال راه پله در کنار سیگنال سطح شیب دار نیاز داریم. با محدود کردن قابلیت سیستم ، 8 منحنی را برای مقادیر مختلف جریان پایه/ولتاژ دروازه ترسیم می کنیم. بنابراین ما به شکل موج راه پله 8 سطح یا 3 بیت نیاز داریم. این امر با تولید PWM و عبور از فیلتر کم گذر به دست می آید.

important نکته مهمی که باید در اینجا به آن توجه شود این است که ما نیاز داریم تا کل سیگنال سطح شیب دار برای هر مرحله در سیگنال پلکانی 8 سطح تکرار شود ، بنابراین فرکانس سیگنال سطح شیب دار باید دقیقاً 8 برابر سیگنال راه پله و زمان باشد. هماهنگ شده این امر در کدگذاری نسل PWM به دست می آید.

● جمع کننده/تخلیه/آند DUT برای بدست آوردن سیگنال تغذیه به عنوان محور X در اسیلوسکوپ/به ADC میکروکنترلر پس از تقسیم تقسیم ولتاژ ، بررسی می شود.

● یک مقاومت سنجش جریان به صورت سری با DUT قرار می گیرد که به دنبال آن یک تقویت کننده دیفرانسیل برای بدست آوردن سیگنالی که می تواند به عنوان محور Y/ در ADC از میکروکنترلر پس از مدار تقسیم ولتاژ وارد اسیلوسکوپ شود.

● پس از این ، ADC مقادیر را به ثبت UART منتقل می کند تا به دستگاه PC منتقل شود و این مقادیر با استفاده از یک اسکریپت پایتون ترسیم می شود.

اکنون می توانید به ساخت مدار خود ادامه دهید.

مرحله 2: ساخت سخت افزار

مرحله بعدی و بسیار مهم در واقع ساخت سخت افزار است.

از آنجا که سخت افزار پیچیده است ، ساخت PCB را پیشنهاد می کنم. اما اگر شجاعت دارید ، می توانید به سراغ نان برد نیز بروید.

این برد دارای منبع تغذیه 5 ولت ، 3.3 ولت برای MSP ، +12 ولت و -12 ولت برای آمپر است. 3.3V و +/- 12V از 5V با استفاده از رگولاتور LM1117 و XL6009 (ماژول آن موجود است ، من از اجزای گسسته تهیه کردم) و به ترتیب پمپ شارژ تولید می شود.

داده های UART به USB نیاز به یک دستگاه تبدیل دارد. من از CH340G استفاده کردم.

گام بعدی ایجاد پرونده های Schematic و Board است. من از EAGLE CAD به عنوان ابزار خود استفاده کرده ام.

فایلها برای مرجع شما بارگذاری می شوند.

مرحله 3: نوشتن کدها

سخت افزار را ساخته است؟ قطبیت های ولتاژ را در همه نقاط آزمایش کرده اید؟

اگر بله ، اجازه دهید کد را هم اکنون وارد کنیم!

من از CCS برای کدگذاری MSP خود استفاده کرده ام ، زیرا با این سیستم عامل ها راحت هستم.

برای نمایش نمودار از پایتون به عنوان بستر خود استفاده کرده ام.

وسایل جانبی میکروکنترلر مورد استفاده عبارتند از:

· Timer_A (16 بیت) در حالت مقایسه برای تولید PWM.

· ADC10 (10 بیت) به مقادیر ورودی.

· UART برای انتقال داده ها.

فایل های کد برای راحتی شما ارائه شده است.

مرحله 4: چگونه از آن استفاده کنیم؟

تبریک می گویم! تنها چیزی که باقی می ماند کار ردیاب است.

در صورت ردیاب منحنی جدید ، گلدان تریم آن 50k اهم باید تنظیم شود.

این را می توان با تغییر موقعیت پتانسیومتر و مشاهده نمودار IC-VCE یک BJT انجام داد. موقعیتی که در آن کمترین منحنی (برای IB = 0) با X-Axis همسو می شود ، این موقعیت دقیق گلدان تریم است.

· Semiconductor Curve Tracer را در درگاه USB رایانه وصل کنید. چراغ قرمز روشن می شود که نشان می دهد برد روشن شده است.

· اگر دستگاه BJT /دیود است که قرار است منحنی های آن ترسیم شود ، JP1 بلوز را وصل نکنید. اما اگر MOSFET است ، هدر را وصل کنید.

· به خط فرمان بروید

· اسکریپت پایتون را اجرا کنید

· تعداد پایانه های DUT را وارد کنید.

· منتظر بمانید تا برنامه اجرا شود.

· نمودار رسم شده است.

ساخت خوشحالم!