Semiconductor Curve Tracer: 4 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

VÆR HILSET!

Kendskab til en enheds betjeningsegenskaber er afgørende for at få indsigt i den. Dette projekt ville hjælpe dig med at plotte kurver af dioder, bipolære krydsetransistorer af NPN-type og M-MOSFET'er af n-typen på din bærbare computer derhjemme!

For dem, der ikke ved, hvad karakteristiske kurver er: Karakteristiske kurver er grafer, der viser forholdet mellem strøm gennem og spænding på tværs af de to terminaler på en enhed. For en 3 -terminalenhed er denne graf afbildet for en varierende parameter for den tredje terminal. For 2 terminalenheder som dioder, modstande, lysdioder osv. Viser karakteristikken forholdet mellem spænding over enhedens terminaler og strømmen, der strømmer gennem enheden. For 3 terminalenheder, hvor den 3. terminal fungerer som en styrepind eller sorterer, er spændings-strømforholdet også afhængigt af tilstanden for den 3. terminal, og derfor skulle egenskaberne også omfatte det.

En halvlederkurvesporing er en enhed, der automatiserer kurveplotningsprocessen for enheder som dioder, BJT'er, MOSFET'er. Dedikerede kurvesporere er normalt dyre og ikke overkommelige for entusiaster. En let betjeningsenhed, der er i stand til at opnå I-V-karakteristika for grundlæggende elektroniske enheder, ville være yderst fordelagtig, især for studerende, hobbyfolk, der er til elektronik.

For at gøre dette projekt til et grundkursus i elektronik og koncepter som op -ampere, PWM, ladepumper, spændingsregulatorer, ville en vis kodning på enhver mikrokontroller være påkrævet. Hvis du har disse færdigheder, tillykke, du er god til at gå !!

For referencer til emnerne ovenfor fandt jeg nogle nyttige links:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

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

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

Trin 1: Forstå hardware

Sporeren ville blive tilsluttet en bærbar computer og DUT (enheden under test) i de slots, der findes på kortet. Derefter vil den karakteristiske kurve blive vist på den bærbare computer.

Jeg brugte MSP430G2553 som min mikrokontroller, men når du forstår tilgangen til designet, kan enhver controller bruges.

For at gøre dette blev den givne tilgang fulgt.

● For at opnå værdier for enhedsstrøm ved forskellige værdier af enhedsspænding har vi brug for et stigende signal (noget som rampesignal). For at opnå tilstrækkeligt antal punkter til at plotte kurven, vælger vi at sonde enheden til 100 forskellige værdier af enhedsspænding. Således har vi brug for et 7-bit rampesignal for det samme. Dette opnås ved at generere PWM og føre det gennem et lavpasfilter.

● Da vi er nødt til at plotte enhedens egenskaber ved forskellige værdier af basestrøm i BJT og forskellige værdier af portspænding i tilfælde af MOSFET'er, har vi brug for et trappesignal, der skal genereres sammen med rampesignalet. Ved at begrænse systemkapaciteten vælger vi at plotte 8 kurver for forskellige værdier af basestrøm/gate -spænding. Således har vi brug for en 8-niveau eller 3-bit trappebølgeform. Dette opnås ved at generere PWM og føre det gennem et lavpasfilter.

● Det vigtige punkt at bemærke her er, at vi har brug for hele rampesignalet til at gentage for hvert trin i 8-trins trappesignalet, og derfor skal rampesignalets frekvens være nøjagtigt 8 gange mere end trappesignalets, og det skal være tid synkroniseret. Dette opnås ved kodning af PWM -generationen.

● DUTT's kollektor/afløb/anode sondes for at opnå det signal, der skal føres som X-akse i oscilloskopet/til ADC'en i mikrokontrolleren efter spændingsdelerkredsløb.

● En strømfølende modstand placeres i serie med DUT, som efterfølges af en differentialforstærker for at opnå det signal, der kan føres ind i oscilloskop som Y-akse/ til ADC i mikrokontrolleren efter spændingsdelerkredsløb.

● Herefter overfører ADC værdierne til UART -registre, der skal overføres til pc -enheden, og disse værdier afbildes ved hjælp af et python -script.

Du kan nu fortsætte med at lave dit kredsløb.

Trin 2: Fremstilling af hardware

Det næste og meget vigtige trin er faktisk at lave hardwaren.

Da hardwaren er kompleks, vil jeg foreslå PCB -fremstilling. Men hvis du har modet, kan du også gå efter brødbræt.

Kortet har 5V forsyning, 3.3V til MSP, +12V og -12V til op forstærkeren. 3.3V og +/- 12V genereres fra 5V ved hjælp af regulator LM1117 og XL6009 (dens modul er tilgængeligt, jeg lavede det dog fra diskrete komponenter) og en ladningspumpe.

Dataene fra UART til USB har brug for en konverteringsenhed. Jeg har brugt CH340G.

Næste trin ville være at oprette skematiske og bestyrelsesfiler. Jeg har brugt EAGLE CAD som mit værktøj.

Filerne uploades til din reference.

Trin 3: Skrivning af koderne

Lavet hardware? Testede spændingspolariteter på alle punkter?

Hvis ja, lad os kode nu!

Jeg har brugt CCS til kodning af min MSP, fordi jeg er fortrolig med disse platforme.

For at vise grafen har jeg brugt Python som min platform.

De anvendte mikrokontrollerudstyr er:

· Timer_A (16 bit) i sammenligningstilstand for at generere PWM.

· ADC10 (10 bit) til inputværdier.

· UART for at overføre dataene.

Kodefilerne leveres for din bekvemmelighed.

Trin 4: Hvordan bruges det?

Tillykke! Tilbage står kun sporstoffets funktion.

I tilfælde af en ny kurvesporing skulle dens trimpotte på 50k ohm indstilles.

Dette kan gøres ved at ændre potentiometerpositionen og observere grafen for IC-VCE for en BJT. Den position, hvor den laveste kurve (for IB = 0) ville flugte med X-aksen, dette ville være den præcise position af trimpotten.

· Tilslut Semiconductor Curve Tracer i USB -porten på pc'en. En rød LED lyser, hvilket indikerer, at tavlen er tændt.

· Hvis det er en BJT /diodeenhed, hvis kurver skal tegnes, skal jumperen JP1 ikke tilsluttes. Men hvis det er en MOSFET, skal du forbinde header.

· Gå til kommandoprompten

· Kør python -scriptet

· Indtast antallet af terminaler på DUT.

· Vent, mens programmet kører.

· Grafen er tegnet.

Glad for at lave!