جهاز تتبع منحنى أشباه الموصلات: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

تحية طيبة!

تعد معرفة خصائص تشغيل أي جهاز أمرًا ضروريًا لاكتساب نظرة ثاقبة حوله. سيساعدك هذا المشروع على رسم منحنيات الثنائيات وترانزستورات الوصلات ثنائية القطب من نوع NPN ووحدات MOSFET من النوع n على الكمبيوتر المحمول ، في المنزل!

بالنسبة لأولئك الذين لا يعرفون ما هي المنحنيات المميزة: المنحنيات المميزة هي رسوم بيانية توضح العلاقة بين التيار عبر والجهد عبر طرفي الجهاز. بالنسبة لجهاز طرفي 3 ، يتم رسم هذا الرسم البياني لمعلمة متغيرة للمحطة الثالثة. بالنسبة لجهازين طرفيين مثل الثنائيات والمقاومات ومصابيح LED وما إلى ذلك ، تُظهر الخاصية العلاقة بين الجهد عبر أطراف الجهاز والتيار المتدفق عبر الجهاز. بالنسبة للأجهزة الطرفية الثلاثة ، حيث تعمل المحطة الثالثة كدبوس تحكم أو نوع ، فإن علاقة الجهد والتيار تعتمد أيضًا على حالة الطرف الثالث ، وبالتالي يجب أن تتضمن الخصائص ذلك أيضًا.

متتبع منحنى أشباه الموصلات هو جهاز يقوم بأتمتة عملية رسم المنحنى لأجهزة مثل الثنائيات ، BJTs ، MOSFETs. عادة ما تكون أدوات تتبع المنحنيات المخصصة باهظة الثمن وغير ميسورة التكلفة لعشاقها. سيكون الجهاز سهل التشغيل القادر على الحصول على خصائص I-V للأجهزة الإلكترونية الأساسية مفيدًا للغاية ، خاصة للطلاب والهواة الذين يعملون في مجال الإلكترونيات.

لجعل هذا المشروع دورة أساسية في الإلكترونيات ومفاهيم مثل مضخمات التشغيل و PWM ومضخات الشحن ومنظمات الجهد وبعض الترميز على أي متحكم دقيق. إذا كانت لديك هذه المهارات ، تهانينا ، فأنت على ما يرام !!

لمراجع حول الموضوعات أعلاه ، وجدت بعض الروابط التي وجدتها مفيدة:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

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

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

الخطوة 1: فهم الأجهزة

سيتم توصيل جهاز التتبع بجهاز كمبيوتر محمول و DUT (الجهاز قيد الاختبار) في الفتحات المتوفرة في اللوحة. بعد ذلك ، سيتم عرض المنحنى المميز على الكمبيوتر المحمول.

لقد استخدمت MSP430G2553 كمتحكم دقيق خاص بي ، ولكن بمجرد فهمك لنهج التصميم ، يمكن استخدام أي وحدة تحكم.

للقيام بذلك تم اتباع النهج المحدد.

● من أجل الحصول على قيم لتيار الجهاز بقيم مختلفة لجهد الجهاز ، نحتاج إلى إشارة متزايدة (مثل إشارة Ramp). للحصول على عدد كافٍ من النقاط لرسم المنحنى ، نختار فحص الجهاز من أجل 100 قيمة مختلفة لجهد الجهاز. وبالتالي نحن بحاجة إلى إشارة منحدر 7 بت لنفس الشيء. يتم الحصول على ذلك عن طريق توليد PWM وتمريره عبر مرشح تمرير منخفض.

● نظرًا لأننا نحتاج إلى رسم خصائص الجهاز عند قيم مختلفة للتيار الأساسي في BJT والقيم المختلفة لجهد البوابة في حالة MOSFET ، نحتاج إلى إنشاء إشارة سلم بجانب إشارة المنحدر. للحد من قدرة النظام ، نختار رسم 8 منحنيات لقيم مختلفة لتيار القاعدة / جهد البوابة. وبالتالي نحن بحاجة إلى شكل موجة سلم 8 أو 3 بت. يتم الحصول على ذلك عن طريق توليد PWM وتمريره عبر مرشح تمرير منخفض.

● النقطة المهمة التي يجب ملاحظتها هنا هي أننا نحتاج إلى تكرار إشارة المنحدر بالكامل لكل خطوة في إشارة الدرج المكونة من 8 مستويات ، وبالتالي يجب أن يكون تردد إشارة المنحدر أكبر 8 مرات من إشارة الدرج ويجب أن يكون الوقت مناسبًا متزامن. يتم تحقيق ذلك في ترميز جيل PWM.

● يتم فحص المجمع / التصريف / الأنود الخاص بـ DUT للحصول على الإشارة التي سيتم تغذيتها كمحور X في راسم الذبذبات / في ADC للمتحكم الدقيق بعد دائرة مقسم الجهد.

● يتم وضع مقاوم استشعار التيار في سلسلة مع DUT ، والذي يتبعه مضخم تفاضلي للحصول على الإشارة التي يمكن تغذيتها في راسم الذبذبات كمحور Y / في ADC للمتحكم الدقيق بعد دائرة مقسم الجهد.

● بعد ذلك ، تنقل ADC القيم إلى سجلات UART ليتم إرسالها إلى جهاز الكمبيوتر ويتم رسم هذه القيم باستخدام برنامج نصي بيثون.

يمكنك الآن المضي قدمًا في إنشاء دائرتك.

الخطوة 2: صنع الجهاز

الخطوة التالية والمهمة للغاية هي صنع الأجهزة.

نظرًا لأن الأجهزة معقدة ، أقترح تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ولكن إذا كانت لديك الشجاعة ، يمكنك أيضًا الذهاب إلى اللوح.

تحتوي اللوحة على مصدر 5 فولت ، و 3.3 فولت لـ MSP ، و + 12 فولت و -12 فولت لمكبر الصوت. يتم إنشاء 3.3 فولت و +/- 12 فولت من 5 فولت باستخدام المنظم LM1117 و XL6009 (الوحدة النمطية الخاصة بها متاحة ، لقد صنعتها من مكونات منفصلة بالرغم من ذلك) ومضخة شحن على التوالي.

البيانات من UART إلى USB تحتاج إلى جهاز تحويل. لقد استخدمت CH340G.

ستكون الخطوة التالية هي إنشاء ملفات التخطيط والمجلس. لقد استخدمت EAGLE CAD كأداة لي.

يتم تحميل الملفات للرجوع اليها.

الخطوة الثالثة: كتابة الأكواد

صنع الجهاز؟ اختبار أقطاب الجهد في جميع النقاط؟

إذا كانت الإجابة نعم ، دعنا نبرمج الآن!

لقد استخدمت CCS لترميز MSP الخاص بي ، لأنني مرتاح لهذه الأنظمة الأساسية.

لعرض الرسم البياني ، استخدمت Python كمنصة.

الأجهزة الطرفية لوحدة التحكم الدقيقة المستخدمة هي:

Timer_A (16 بت) في وضع المقارنة لتوليد PWM.

ADC10 (10 بت) لقيم الإدخال.

· UART لنقل البيانات.

يتم توفير ملفات التعليمات البرمجية لراحتك.

الخطوة 4: كيفية استخدامه؟

تهانينا! كل ما تبقى هو عمل المتتبع.

في حالة وجود متتبع منحنى جديد ، يجب ضبط قدر القطع بمقدار 50 كيلو أوم.

يمكن القيام بذلك عن طريق تغيير موضع مقياس الجهد ومراقبة الرسم البياني لـ IC-VCE لـ BJT. الموضع الذي يتماشى عنده أدنى منحنى (لـ IB = 0) مع المحور X ، سيكون هذا هو الموضع الدقيق لوعاء القطع.

· قم بتوصيل جهاز تتبع منحنى أشباه الموصلات بمنفذ USB بجهاز الكمبيوتر. سيضيء مؤشر LED أحمر ، مشيرًا إلى تشغيل اللوحة.

· إذا كان جهاز BJT / الصمام الثنائي الذي سيتم رسم منحنياته ، فلا تقم بتوصيل العبور JP1. ولكن إذا كانت MOSFET ، فقم بتوصيل الرأس.

· الذهاب إلى موجه الأوامر

· قم بتشغيل البرنامج النصي بيثون

· أدخل عدد المحطات الخاصة بـ DUT.

· انتظر حتى يتم تشغيل البرنامج.

تم رسم الرسم البياني.

صنع سعيد!