Polprevodniški krivuljarski sledilnik: 4 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

POZDRAVI!

Poznavanje delovnih značilnosti katere koli naprave je bistveno za vpogled v to. Ta projekt bi vam pomagal narisati krivulje diod, bipolarnih tranzistorjev tipa NPN in MOSFET-e n-tipa na vašem prenosnem računalniku doma!

Za tiste, ki ne veste, kaj so značilne krivulje: značilne krivulje so grafi, ki prikazujejo razmerje med tokom in napetostjo na obeh sponkah naprave. Za 3 terminalno napravo je ta graf narisan za spremenljiv parameter tretjega terminala. Za 2 terminalni napravi, kot so diode, upori, LED diode itd., Značilnost prikazuje razmerje med napetostjo na sponkah naprave in tokom, ki teče skozi napravo. Za 3 terminalno napravo, kjer tretji terminal deluje kot krmilni zatič ali ga razvrsti, je razmerje napetost-tok odvisno tudi od stanja tretjega priključka, zato bi morale lastnosti vključevati tudi to.

Polprevodniški sledilnik krivulj je naprava, ki avtomatizira proces risanja krivulj za naprave, kot so diode, BJT, MOSFET -i. Namenski sledilci krivulj so običajno dragi in za ljubitelje niso dostopni. Naprava, ki je enostavna za uporabo in lahko pridobi I-V značilnosti osnovnih elektronskih naprav, bi bila zelo koristna, zlasti za študente, ljubitelje, ki se ukvarjajo z elektroniko.

Da bi bil ta projekt osnovni tečaj elektronike in konceptov, kot so op ojačevalniki, PWM, polnilne črpalke, regulatorji napetosti, bi bilo potrebno nekaj kodiranja na katerem koli mikrokrmilniku. Če imate te sposobnosti, čestitamo, dobro je, da greste !!

Za sklice na zgornje teme so mi bile v pomoč nekatere povezave:

www.allaboutcircuits.com/technical-article…

www.allaboutcircuits.com/textbook/semicond…

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

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

1. korak: Razumevanje strojne opreme

Sledilnik bi bil priključen na prenosni računalnik, DUT (preizkušena naprava) pa v reže na plošči. Nato bi se na prenosnem računalniku prikazala značilna krivulja.

Kot svoj mikrokrmilnik sem uporabil MSP430G2553, vendar ko razumete pristop k oblikovanju, lahko uporabite kateri koli krmilnik.

Pri tem smo upoštevali dani pristop.

● Za pridobivanje vrednosti toka naprave pri različnih vrednostih napetosti naprave potrebujemo naraščajoč signal (nekaj podobnega signalu Ramp). Za pridobitev zadostnega števila točk za izris krivulje se odločimo za sondiranje naprave za 100 različnih vrednosti napetosti naprave. Zato za isto potrebujemo 7-bitni signal rampe. To dobimo z ustvarjanjem PWM in prehodom skozi nizkoprepustni filter.

● Ker moramo narisati značilnosti naprave pri različnih vrednostih osnovnega toka v BJT in različnih vrednostih napetosti vrat v primeru MOSFET -jev, moramo poleg signala rampe ustvariti tudi stopniščni signal. Omejujemo sistemske zmogljivosti, zato se odločimo za naris 8 krivulj za različne vrednosti osnovnega toka/napetosti vrat. Zato potrebujemo 8-stopenjsko ali 3-bitno stopnišče. To dobimo z ustvarjanjem PWM in prehodom skozi nizkoprepustni filter.

● Pri tem je pomembno opozoriti, da potrebujemo, da se celoten signal rampe ponovi za vsak korak v 8-stopenjskem signalu stopnišča, zato mora biti frekvenca signala rampe točno 8-krat večja od frekvence signala stopnišča in mora biti čas sinhronizirano. To se doseže s kodiranjem generacije PWM.

● Zbiralnik/odtok/anoda DUT-a se sondira, da dobi signal, ki se kot os X dovaja v osciloskop/v ADC mikrokrmilnika po vezju delilnika napetosti.

● Upor za zaznavanje toka je zaporedno nameščen z DUT, čemur sledi diferencialni ojačevalnik za pridobivanje signala, ki ga lahko v osciloskop vnesemo kot os Y/ v ADC mikrokrmilnika po vezju delilnika napetosti.

● Po tem ADC prenese vrednosti v registre UART za prenos v napravo PC in te vrednosti se narišejo s pomočjo skripta python.

Zdaj lahko nadaljujete z izdelavo vezja.

2. korak: izdelava strojne opreme

Naslednji in zelo pomemben korak je pravzaprav izdelava strojne opreme.

Ker je strojna oprema zapletena, predlagam izdelavo PCB. Če pa imate pogum, se lahko obrnete tudi na mizo.

Plošča ima 5V napajanje, 3.3V za MSP, +12V in -12V za op ojačevalnik. 3.3V in +/- 12V se generira iz 5V z regulatorjem LM1117 in XL6009 (njegov modul je na voljo, čeprav sem ga naredil iz ločenih komponent) oziroma polnilno črpalko.

Podatki iz UART na USB potrebujejo napravo za pretvorbo. Uporabil sem CH340G.

Naslednji korak bi bil ustvarjanje datotek sheme in plošče. Kot orodje sem uporabil EAGLE CAD.

Datoteke so naložene za vašo referenco.

3. korak: Pisanje kod

Naredil strojno opremo? Preverjene polaritete napetosti na vseh točkah?

Če da, kodirajmo zdaj!

Za kodiranje svojega MSP sem uporabil CCS, ker mi te platforme ustrezajo.

Za prikaz grafa sem uporabil Python kot svojo platformo.

Uporabljene periferne enote mikrokrmilnika so:

· Timer_A (16 bit) v načinu za primerjavo za ustvarjanje PWM.

· ADC10 (10 bit) za vhodne vrednosti.

· UART za prenos podatkov.

Datoteke s kodo so na voljo za vaše udobje.

4. korak: Kako ga uporabiti?

Čestitamo! Ostaja le delo sledilca.

V primeru novega merilnika krivulj bi morali nastaviti njegov trim lonec 50k ohmov.

To lahko storite tako, da spremenite položaj potenciometra in opazujete graf IC-VCE BJT. Položaj, na katerem bi se najnižja krivulja (za IB = 0) poravnala z osjo X, bi bil to natančen položaj trim lonca.

· Priključite sledilnik polprevodniških krivulj v vrata USB računalnika. Zasvetila bo rdeča LED, ki označuje, da je plošča vklopljena.

· Če gre za BJT /diodno napravo, katere krivulje je treba narisati, ne priključite mostička JP1. Če pa je MOSFET, povežite glavo.

· Pojdite v ukazni poziv

· Zaženite skript python

· Vnesite število priključkov DUT.

· Počakajte, da se program zažene.

· Graf je narisan.

Veselo izdelavo!