Yarı İletken Eğri İzleyici: 4 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

SELAMLAR!

Herhangi bir cihazın çalışma özellikleri hakkında bilgi sahibi olmak, onun hakkında fikir edinmek için çok önemlidir. Bu proje diyotların, NPN tipi bipolar bağlantı transistörlerinin ve n-tipi MOSFET'lerin eğrilerini evde, dizüstü bilgisayarınızda çizmenize yardımcı olacaktır!

Karakteristik eğrilerin ne olduğunu bilmeyenler için: karakteristik eğriler, bir cihazın iki terminali boyunca geçen akım ve voltaj arasındaki ilişkiyi gösteren grafiklerdir. 3 terminalli bir cihaz için, bu grafik üçüncü terminalin değişen bir parametresi için çizilir. Diyotlar, dirençler, LED'ler vb. 2 terminal cihazı için karakteristik, cihaz terminallerindeki voltaj ile cihazdan geçen akım arasındaki ilişkiyi gösterir. 3. terminalin bir kontrol pimi görevi gördüğü veya sıraladığı 3 terminalli cihaz için, voltaj-akım ilişkisi 3. terminalin durumuna da bağlıdır ve bu nedenle özelliklerin bunu da içermesi gerekir.

Yarı iletken eğri izleyici, diyotlar, BJT'ler, MOSFET'ler gibi cihazlar için eğri çizme sürecini otomatikleştiren bir cihazdır. Özel eğri izleyiciler genellikle pahalıdır ve meraklıları için uygun değildir. Temel elektronik cihazların I-V özelliklerini elde edebilen, kullanımı kolay bir cihaz, özellikle öğrenciler, elektronikle ilgilenen hobiler için oldukça faydalı olacaktır.

Bu projeyi Elektronikte temel bir ders yapmak ve op amperler, PWM, şarj pompaları, voltaj regülatörleri gibi kavramlar, herhangi bir mikrodenetleyici üzerinde bazı kodlamalar gerekli olacaktır. Bu becerilere sahipseniz, Tebrikler, gitmeye hazırsınız!!

Yukarıdaki konularla ilgili referanslar için faydalı bulduğum bazı bağlantılar:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

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

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

Adım 1: Donanımı Anlamak

İzleyici bir dizüstü bilgisayara ve DUT (test edilen cihaz) kartta sağlanan yuvalara takılacaktır. Ardından, dizüstü bilgisayarda karakteristik eğri görüntülenecektir.

Mikrodenetleyicim olarak MSP430G2553 kullandım, ancak tasarıma yaklaşımı anladığınızda herhangi bir denetleyici kullanılabilir.

Bunu yapmak için verilen yaklaşım izlendi.

● Cihaz voltajının farklı değerlerinde cihaz akımına değer elde etmek için artan bir sinyale ihtiyacımız var (Rampa sinyali gibi bir şey). Eğriyi çizmek için yeterli sayıda nokta elde etmek için, cihazı 100 farklı cihaz voltajı değeri için araştırmayı seçiyoruz. Bu nedenle, aynısı için 7 bitlik bir rampa sinyaline ihtiyacımız var. Bu, PWM üretilerek ve bir alçak geçiren filtreden geçirilerek elde edilir.

● Cihaz karakteristiklerini BJT'de farklı taban akımı değerlerinde ve MOSFET'lerde farklı kapı voltajı değerlerinde çizmemiz gerektiğinden, rampa sinyalinin yanında üretilecek bir merdiven sinyaline ihtiyacımız var. Sistem kapasitesini sınırlayarak, farklı taban akımı/geçit voltajı değerleri için 8 eğri çizmeyi seçiyoruz. Bu nedenle 8 seviyeli veya 3 bitlik bir merdiven dalga formuna ihtiyacımız var. Bu, PWM üretilerek ve bir alçak geçiren filtreden geçirilerek elde edilir.

● Burada dikkat edilmesi gereken önemli nokta, 8 seviyeli merdiven sinyalinde her adım için rampa sinyalinin tamamını tekrar etmemiz gerektiğidir, bu nedenle rampa sinyalinin frekansı merdiven sinyalinden tam olarak 8 kat daha fazla olmalı ve zaman olmalıdır. senkronize. Bu, PWM neslinin kodlanmasında elde edilir.

● DUT'un kollektör/boşaltma/anodu, X ekseni olarak osiloskopa / mikrodenetleyicinin voltaj bölücü devresinden sonra ADC'ye beslenecek sinyali elde etmek için problanır.

● DUT'a seri olarak bir akım algılama direnci yerleştirilir, bunu bir diferansiyel yükselteç takip ederek osiloskopa Y-Ekseni/gerilim bölücü devreden sonra mikrodenetleyicinin ADC'sine beslenebilecek sinyali elde eder.

● Bundan sonra ADC, değerleri PC cihazına iletilmek üzere UART kayıtlarına aktarır ve bu değerler bir python betiği kullanılarak çizilir.

Artık devrenizi oluşturmaya devam edebilirsiniz.

Adım 2: Donanımı Yapmak

Bir sonraki ve çok önemli adım aslında donanımı yapmaktır.

Donanım karmaşık olduğu için PCB üretimini öneririm. Ama cesaretiniz varsa, breadboard'a da gidebilirsiniz.

Kartta 5V besleme, MSP için 3.3V, op amp için +12V ve -12V vardır. 3.3V ve +/-12V, sırasıyla LM1117 ve XL6009 regülatörü (modülü mevcuttur, ayrı bileşenlerden yaptım) ve bir şarj pompası kullanılarak 5V'den üretilir.

UART'tan USB'ye verilerin bir dönüştürme cihazına ihtiyacı var. CH340G kullandım.

Bir sonraki adım, Şematik ve Pano dosyalarını oluşturmak olacaktır. Aracım olarak EAGLE CAD kullandım.

Dosyalar referansınız için yüklenir.

Adım 3: Kodları Yazma

Donanımı Yaptınız mı? Tüm noktalarda test edilmiş voltaj polariteleri?

Evet ise, şimdi kodlayalım!

MSP'mi kodlamak için CCS kullandım çünkü bu platformlarda rahatım.

Grafiği görüntülemek için platformum olarak Python kullandım.

Kullanılan mikrodenetleyici çevre birimleri şunlardır:

· PWM oluşturmak için karşılaştırma modunda Timer_A (16 bit).

· ADC10 (10 bit) değerleri girmek için.

· UART verileri iletmek için.

Kod dosyaları size kolaylık sağlamak için verilmiştir.

Adım 4: Nasıl Kullanılır?

Tebrikler! Geriye sadece izleyicinin çalışması kalıyor.

Yeni bir eğri izleyici olması durumunda, 50k ohm'luk trim potasının ayarlanması gerekir.

Bu, potansiyometre konumunu değiştirerek ve bir BJT'nin IC-VCE grafiğini gözlemleyerek yapılabilir. En düşük eğrinin (IB=0 için) X Ekseni ile hizalanacağı konum, bu, trim potasının doğru konumu olacaktır.

· Semiconductor Curve Tracer'ı bilgisayarın USB bağlantı noktasına takın. Kartın açıldığını gösteren kırmızı bir LED yanacaktır.

· Eğrileri çizilecek olan bir BJT/diyot cihazı ise, JP1 atlama telini bağlamayın. Ancak bir MOSFET ise, başlığı bağlayın.

· Komut istemine gidin

· Python betiğini çalıştırın

· DUT'nin terminal sayısını girin.

· Program çalışırken bekleyin.

· Grafik çizilmiştir.

Mutlu yapım!