カーブトレーサー
Ver.1.002 201907.17
更新履歴
2019.06.24 Ver.1.000 新規作成
2019.07.12 Ver.1.001 記事追加
2019.07.17 Ver.1.002 記事追加


  1. 第一章Analog Discovery 2の設定
  2. 第2章外部回路の追加
      1. 外形
      2. 基板と回路
      3. 測定例
      4. N型半導体用回路
      5. P型半導体用回路

【はじめに】

Analog Discovery 2を使ってカーブトレーサーができます。



図 カーブトレース例

第一章Analog Discovery 2の設定





図 Wavegenを2 Channnel Autosynchronizationにする。


図 2 Channnel Autosynchronizationにする方法



図 Chnnel2をSimpleからCustomにする



図 Custom画面

Newをクリックする。



図 Custom設定画面




図 Valuesをクリック



図 Valueの記入画面

Valueに0から9までを2個づつ書く。



図 Valueの記入



図 



図 Generateをクリックする




図 Custom設定完了



図 Saveをクリック

途中でうっかりEnterを押してOKが出たら、押してください。Newの下のCutom1をクリックするとこの画面に戻ります。
終わる時は、Saveを押してください。

順当におわたっら、OKを押してください。

再度編集するときは、Newの下のCutom1をクリックするとこの画面に戻ります。
終わる時は、Saveを押してください。



図 Customの完了


図 Sample Rateの設定とOffset

Sample Rateを1.024MHzにします。パターンは4096ありますので、4.096MHzにすると、1KHzになります。1.024MHzにすると 250Hzになります。
Offsetを記入しないとAmplitudeを変更できません。
Chnnenl1を波形RampUpをえらび、Frequencyを2.5KHz Amplitudeを2V Offsetを2Vに設定します。

すると、下図のようにChneel1は0から4Vの振幅ののこぎり波になり、Chnnel2は0.65Vから2.65Vのステップパルスとなります。
Chnnel2は2SC1815のベース駆動するためで、0.65VはVBEの電圧なので、0.65Vから2.65Vの2Vを10KΩをベースにつなぐの で、2V/10KΩで200uAを10ステッにするのでベース電流20uAステップのVc-Icカーブトレースができます。



図 設定完了



図 信号の接続図

結線を上のようにします。


図 信号源を出力させる

WelcomをクリックしてScopeアイコンを起動します。Runを押して、調整するとこういう画面になります。なお、OptionsのNoiseの チェックは外します。
赤で囲んだSouceをChnnel2に、Levelを300mVと記入しています。縦軸のChannel1,2も設定しています。



図 Scope画面

Stopの上のViewをおして、AddXYを押す。



図XY画面の表示

XYグラフをマウスでつまんで移動して、縦軸、横軸のレンジもかえて、見やすくします。カーブに点々がありますが、4096ステップを周期20ステップ で、割り振っていますので、あまりが出ますがそのせいだと思います。




図カーブトレース完了

なお、電流はR1 10Ωで検出していますので、縦軸の300mVは30mAに相当します。

このままでは、Analog Discovery 2の仕様により、4Vまでしか取れないので、外部回路を追加しないとだめです。

外部回路を設計します。

第2章外部回路の追加

外形


電線を引き回さなくてもいいように、Analog Discovery 2に挿してつかいます。
基板は、秋月電子通商のAE-B2-CEM3です。コネクタは2.54mmピッチ2列の2x15=30PinのL型ピンソケットです。



図Analog Discovery 2との接続

Analog Discovery 2では、電圧が足りないので、外部電源を使います。左下のコネクタから、OPアンプ用の±15Vと測定用電圧(とりあえず+24VN型半導体用、- 24VP型半導体用)を供給します。


基板と回路

P型半導体用とN型半導体用の2つを作りました。



図 P型、N型の2つのカーブトレーサー

測定例




図 2SA1015-GRの例 0〜200uAを10ステップ

縦軸は10Ωで電流を検出していますので、400mVは40mAです。



図 2SK170-GRの例 ゲート電圧 0〜-0.3Vを10ステップ

縦軸は100Ωで電流を検出していますので、400mVは4mAです。


N型半導体用回路


回路は、N型半導体用



図N型半導体用回路(ケミンコンの極性に注意)

LM324/NSは、4個入りの16pinDipのOPアンプです。X1〜X4の電源が書いてありますが、同じICなので、X2のように、ICの 11pin,4pinに0.1uFのセラコンを直付けして、+15Vと-15Vをそれぞれつなぎます。
Q1は2SC1815-GRです。W1から250Hzの1VPPののこぎり波で、Q2 はソースフォロアです。
OPアンプX1とQ1とQ2は、20倍のアンプで、20VPPののこぎり波を作り出します。

なお、R8は電流検出抵抗なので、スイッチをつけ10Ωと100Ωを切り替えています。

X4とQ5は、CH1-を0Vにする回路です。

MOS-FETは、PMOSはIRFのIRFU9024N、NMOSはIRFのIRLU3410です。秋月電子通商で買いました。

Q3,Q4はいずれか1つです。配線が違うので、2つかきました。


P型半導体用回路





図 P型半導体用回路(ケミンコンの極性に注意)

LM324/NSは、4個入りの16pinDipのOPアンプです。X1〜X4の電源が書いてありますが、同じICなので、X2のように、ICの 11pin,4pinに0.1uFのセラコンを直付けして、+15Vと-15Vをそれぞれつなぎます。
Q1は2SA1015-GRです。W1から250Hzの-1VPPののこぎり波で、 Q5はソースフォロアです。
OPアンプX1とQ1とQ5は、20倍のアンプで、-20VPPののこぎり波を作り出します。

なお、R8は電流検出抵抗なので、スイッチをつけ10Ωと100Ωを切り替えています。

X4とQ2は、CH1-を0Vにする回路です。

MOS-FETは、PMOSはIRFのIRFU9024N、NMOSはIRFのIRLU3410です。秋月電子通商で買いました。

Q3,Q4はいずれか1つです。配線が違うので、2つかきました。


つづく