Curve Tracer met functie generator

flash2b

Special Member

Mijn laatste aanwinst van meetapparatuur was een analoge oscilloscoop. Met deze Jeulin Monoscope 10MHz heb ik een transistor curve tracer gemaakt. Deze oscilloscoop heeft een goede X-Y mode en een redelijk groot scherm. Mijn exemplaar is uit 2009 maar het ontwerp is gedateerd rond 1997 vandaar dat hij er niet modern uit ziet. De bediening is anders als gebruikelijk is bij een oscilloscoop en gebeurt via druk schakelaars zoals bij een bench multimeter van rond die tijd.

Aangezien ik al 2 zelfbouw curve tracers heb, wilde ik het deze keer anders doen met een minimalistische aanpak. In totaal telt het schema 2 onderdelen: een weerstand van 100KΩ en een van 50Ω.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/curve%20tracer%20-%20schematic.jpg

Voor het opwekken van de signalen die nodig zijn voor de curve tracer maak ik gebruik van mijn Siglent SDG2042X. Deze generator heeft 2 kanalen en kan 10Vpp (met een offset van 5V) output produceren. Hierdoor kon ik met slechts 2 extra weerstanden, één om de basis stroom te beperken en één om de stroom door de transistor te meten volstaan. Beide kanalen staan in Phase Lock (blauwe slotje symbool) en lopen fase synchroon. De stapvorm (staircase, groen) output produceert 8 stappen en wordt door de Arb functie gegenereerd. Ik heb gekozen voor 100Hz waardoor de driehoek (ramp, geel) output dus op 800Hz moet staan om een rustig en volledig X-Y beeld te geven.

De trapvorm (stairup) en driehoek (ramp) zijn als volgt geconfigureerd:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/stairup.pnghttps://www.uploadarchief.net:443/files/download/ramp.png

Let op: Door een bug moet de driehoek (ramp) geconfigureerd worden als in https://www.circuitsonline.net/forum/view/message/1995043#1995043

Dat zo'n simpele opzet toch mooie plaatjes op kan leveren is hieronder te zien:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/curve%20tracer%20-%20npn.jpg

De waarde van de 100KΩ basis weerstand kan ook regelbaar worden gemaakt waardoor het beeld (afstand tussen de horizontale lijnen) kan worden ingedrukt of opgerekt. De afstand tussen deze lijnen is ook afhankelijk van de stroomversterking factor van de te testen transistor, in mijn geval een BC547B.

De 50Ω meet weerstand en de amplitude van beide golfvormen (Vpp = 10V met offset van 5V) zijn voor deze Jeulin scoop gekozen, maar het kan zijn dat deze waarden moeten worden aangepast voor een scope met andere gevoeligheid.

Het is ook mogelijk om met deze opzet in het reverse kwadrant te tracen, door offset van de golfvormen op 0V (zowel X as als Y as) in te stellen. Dit is leuk om de symmetrie van bijvoorbeeld een JFET te zien.

De DUT in het schema kan zowel NPN (of N channel) als PNP (of P channel) zijn. Voor het testen van een PNP object moet als trapvorm 'StairDown' worden gekozen met een offset van -5V en voor de driehoek ook een offset van -5V. Het enige manco is in dit geval dat dan de trace op zijn kop staat en de scope. De Jeulin heeft geen 'invert' knop om dit om te keren helaas.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/curve%20tracer%20-%20pnp.jpg

Zo wordt curve tracen met een twee kanaal DDS arbitrary/functie generator wel heel erg makkelijk.

Misschien vinden andere CO leden dit ook leuk op te herhalen met andere apparatuur en hier te delen, ik ben benieuwd!

Wat een leuk idee! Laat je andere zelfbouw tracers ook eens zien.
Niet met een digitale scoop in X-Y mode proberen,
dat wordt niks.

[Bericht gewijzigd door Camino1 op zaterdag 19 mei 2018 18:24:08 (22%)

flash2b

Special Member

Zelfde trace's als hierboven op een Rigol DS2102A met een 1s persistence in X-Y mode

NPN:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/curve%20tracer%20-%20npn%20(dso).png

PNP:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/curve%20tracer%20-%20pnp%20(dso).png

[Bericht gewijzigd door flash2b op zondag 20 mei 2018 11:06:39 (24%)

Dat is wat ik bedoel, geen mooie strakke traces

blackdog

Golden Member

Hi flash2b

Mijn complimenten!
Leuk gedaan goede toepassing van een moderne generator en een "oudere scoop"
Ik ga het binnenkort ook proberen, dank je voor het showen.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Even een vraagje; wat stellen de diverse lijnen precies voor?

Telefunken Sender Systeme Berlin
flash2b

Special Member

X-as = Vce en Y-as = Ic waarbij elke trace met een andere Ib wordt getoond in totaal 8 verschillende Ib's. De curves geven inzicht in de stroom versterking van de DUT.

benleentje

Golden Member

Ik heb net mijn TEK 575 curve tracer een plaatsje gegeven. Dat ding is erg groot en lomp, dus die kan ik nu vervangen door 2 weerstanden. :). Dat scheelt een hoop ruimte.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.
fred101

Golden Member

Een uitleg foto:

Flash, dat is een ideaal scoopje daarvoor. (ook qua frontpaneel)
Een voordeel van jou opzet met een FG is dat je de frequentie kunt kiezen. Dan kun je bv elco's en trafo's testen.

DIY curvetracer: http://www.pa4tim.nl/?p=1437

Een CT als mijn Tek 576 kan stroom en spanning steps maken. En heeft een fors bereik mbt sourcen, sinken en meten. Iets te enthusiast aan de knoppen draaien en je DUT probeert via rooksignalen met je te communiceren. Ook kan je diverse parameters op het scherm tonen (bv de basis stroom vc collector stroom of bv lekstroom in de uA's. Ze kunnen ook AC zoals een huntron of component testeer

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs
Thevel

Golden Member

Op 19 mei 2018 19:33:55 schreef fred101:
Iets te enthusiast aan de knoppen draaien en je DUT probeert via rooksignalen met je te communiceren.

Met DEZE ook!

Lambiek

Special Member

Leuk gedaan flash. :)

Maar dan moet je wel zo'n FG hebben, anders wordt het niets.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
blackdog

Golden Member

Hi Lambiek,

Misschien kan je als je wat minder naar de kroeg gaat, ook zo'n mooie generator aanschaffen :-)

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
Lambiek

Special Member

Op 19 mei 2018 20:42:26 schreef blackdog:
Misschien kan je als je wat minder naar de kroeg gaat, ook zo'n mooie generator aanschaffen :-)

Dan zal ik je gelijk even uit de brand helpen, ik drink geen druppel.

Maar ik denk dat je doelt op Lambiek bier. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Ha Lambiek,

Het geen @flash2b laat zien is een indicatie van de U/i karakteristiek maar kan je niet echt een meetinstrument noemen :+
Een functie generator ten zij een uitgebreide is niet bruikbaar om diverse redenen.
Als je echt wilt meten zul je al snel iets moeten bouwen en zoals @fred101 al aangeef dat is toch wel iets meer als een zaagtand en trapjes generator.
Maar ook dit is een interessant project en met enige nauwkeurigheid een aanvulling op het meetarsenaal :)
Ik zou dan wel als het kan voor een wat algemene component tester gaan in verband met steeds dubbele kosten denk aan kastje voeding bediening enz.

Groet Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Lambiek

Special Member

Op 19 mei 2018 21:03:17 schreef electron920:
Ik zou dan wel als het kan voor een wat algemene component tester gaan in verband met steeds dubbele kosten denk aan kastje voeding bediening enz.

Ik ben al een tijdje van plan om zoiets te kopen, maar kan nog niet echt een goede keuze maken. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
flash2b

Special Member

Op 19 mei 2018 18:19:25 schreef Camino1:
Wat een leuk idee! Laat je andere zelfbouw tracers ook eens zien.

Een van mijn andere tracers is een bouwpakket van ebay op basis van een oud elektuur schema. Zie ook hier voor een link van die kit.

De trace die deze genereert is nagenoeg identiek aan de wat bovenstaande schakeling ook kan:
https://www.uploadarchief.net/files/download/dsc04937_cleaned.jpg

@Lambiek,

Welke heb je op het oog.
Je zal van daag de dag ook FET's in de diverse soorten willen testen.
Er zijn ook software oplossingen om componenten te testen maar dan is een goede audio kaart een must min 16bit maar liever 24 bit.
Het nadeel van de oude modellen is geen SMD test fixtures maar die zijn zelf te maken.

Groet Henk.

PS @flash2b,

De andere testers zijn op het zelfde principe gebaseerd jou oplossing om over een shunt de stroom te meten is goed en elementair daar is niets mis mee alleen het dynamisch bereik en resolutie zijn niet groot.
De stijgtijd van de puls en (de trapjes) deze moeten lineair zijn en het liefst de stap grote instelbaar.

Groet Henk.

[Bericht gewijzigd door electron920 op zaterdag 19 mei 2018 22:10:06 (34%)

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Lambiek

Special Member

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Een blokschema van een 7CT1N van tektronix.
Het complete manual is gemakkelijk te vinden.

Toch wel handig een cuve tracer, maar wat ik regelmatig doe om de specifieke Hfe van een transistor op te meten is.
De DUT op te nemen in GES schakeling en daarmee de basis stroom terug te rekenen via de collector stroom.
Die collector stroom is die welke ik wil toepassen in mijn ontwerp.

Telefunken Sender Systeme Berlin
miedema

Golden Member

Ha flash2b,

Erg leuk en stimulerend projectje!
Een goed voorbeeld dat als je wat wilt weten (en dus meten :-)) je niet altijd daarvoor meteen specialistische spullen nodig hebt. Met wat je hebt, en wat inventiviteit kom je een heel eind!

In dit geval vervangt je functiegenerator het leeuwendeel van een (zelfbouw) curve tracer. Slim!

Ik denk dat de kritiek van electron920 in dit geval een beetje te streng is. Natuurlijk is dit geen precisie curve-tracer.
Maar waar zou je deze opzet voor gebruiken? In mijn geval:
1 kijken of een halfgeleider verdacht is (b.v. reparatie)
2 Een paar matchende torren selecteren uit een batch
Beiden lijkt me zeer goed te doen met de opzet die je hier laat zien.

groet, Gertjan.

Ha Lambiek,

Ik heb de datasheet gelezen ik denk een bruikbare tester voor halfgeleiders.
De enige restrictie is je kunt tot 9V testen.
En jammer er is geen test fixture voor smd componenten is maar goed dat kan je zelf te maken.
Ik zou voor mij zelf niet goed weten wat ik er mee moet :+ je meet tenslotte alleen de dynamische weerstand door middel van een DC sweep.
Hetgeen @flash2b laat zien is uiteraard wel slim je pakt twee bestaande apparaten van de plank en je kunt ook de dynamische weerstand meten en door middel van een DC sweep nog een curve schrijven ook.
Ik heb ook geen idee of de peak75 ook moderne FETs aankan eGaN en passieve componenten met een niet-lineair U/I gedrag.
Ik denk dat zelfbouw zeker een optie is gezien de prijs van de peak75.

Groet Henk.

PS Ik was aan het typen @heer miedema ik denk enige nuance te hebben aangebracht want het was zeker niet de bedoeling om de opstelling te kleineren ik denk juist dat dit de goede weg is in plaats van voor elke meting een apparaat aan te schaffen.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
miedema

Golden Member

Ik heb die Peak DCA75 hier liggen. Ik gebruik hem voor de dingen die ik hierboven aangaf. De bijbehorende software is prima.
Hier de pagina van de fabrikant, met meer info en screenshots.
Wel moet ik zeggen dat hij niet zo vaak uit de la komt als ik voor aanschaf gedacht had....

Voordeel van de DCA75 is natuurlijk wel dat je makkelijk plaatjes van curven kunt bewaren :-)

Wat betreft SMD, in elk geval levert Peak voor SOT23 een handige testadapter. Die gebruik ik dan weer wèl regelmatig.

PS @ electron920: Ik was ook aan het typen ;-)
Henk, we kennen je lang genoeg om je woorden op waarde te schatten en te waarderen.
Fijn dat je die nuance hebt aangebracht. Het is goed om te weten waar dan precies de zwakke plekken zitten van deze aanpak.

groet, Gertjan.

[Bericht gewijzigd door miedema op zondag 20 mei 2018 09:25:12 (16%)

flash2b

Special Member

Op 19 mei 2018 21:59:09 schreef electron920:
De andere testers zijn op het zelfde principe gebaseerd jou oplossing om over een shunt de stroom te meten is goed en elementair daar is niets mis mee alleen het dynamisch bereik en resolutie zijn niet groot. De stijgtijd van de puls en (de trapjes) deze moeten lineair zijn en het liefst de stap grote instelbaar.

Ik wilde eigenlijk de Ic meten met een weerstand aan de collector van de DUT, echter doordat beide ingangen van de scope aan dezelfde massa hangen was dat niet mogelijk. De Ic die ik nu meet is eigenlijk Ib+Ic.

De stapvorm wordt door de DDS functie van de SDG2042X gemaakt. Deze bevat 8 definieerde nivo's welke lineair zijn verdeeld in stukjes ten opzichte van de Vpp.

Deze is perfect lineair waarbij ik voor de meting Vpp even op 7V heb gezet omdat dan de verdeling precies 1V is.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/curve%20tracer%20-%20stairup.png

Het is ook mogelijk om voor de DDS een zelf gefineerde stapvorm met meer of minder nivo's te maken, maar dat moet op de PC gebeuren (voor Siglent met EasyWave). De StepUp die ik gebruik was de fabriek instelling en die had dus 8 nivo's (en 7 stappen).

Ik snap dat het geen TEK curve tracer is omdat de Uce ook maar 10Vpp is (hoger komt de SDG2042X niet als er een offset van 5V wordt gebruik), maar het komt aardig in de richting. Zeker voor klein signaal transistor (en FETs) bruikbaar.

Mijn bedoeling was ook om te zien hoe anderen met andere apparaten soortgelijke traces konden maken. Zeker omdat een (nieuwe) 2 kanaal DDS generator nu redelijk betaalbaar is. Ben blij dat Blackdog deze opzet ook gaat herhalen, daar komt vast weer nieuw inzicht uit.

flash2b

Special Member

Gister avond nog een kleine 'bug' in mijn opzet opgelost.

Het viel me op dat de terugslag in de traces zich in het midden van de bovenste en onderste trace bevinden. Om te onderzoeken waarom dit gebeurde heb ik de X en Y signalen even samen op het scherm gezet.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/curve%20tracer%20-%20ramp%200d.png

Hierboven is duidelijk te zien dat de driehoek halverwege de stappen begint, wat niet goed is.

Gelukkig kon ik dit corrigeren door een -90° fase correctie op het driehoek (ramp) kanaal toe te passen.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/ramp-90d.png

Hierdoor verschuift de driehoek iets naar links waarde de minimale amplitude van dit signaal aan het begin is van elke stap.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/curve%20tracer%20-%20ramp%20-90d.png

De traces zien er hierdoor nog beter uit en de terugslag is niet meer te zien.

Het driehoek signaal wat voor de X as wordt gebruikt kan ook worden vervangen voor een sinus of zaagtand vorm signaal. Bij een sinus vorm loopt dan de X as niet meer lineair, waardoor de helderheid per trace niet constant is en bij een zaagtand vorm wordt de terugslag duidelijk zichtbaar. De traces zien er in beide gevallen kwa vorm hetzelfde uit.