Исследование вольтамперных характеристик цифровым осциллографом GDS-806C

Современные осциллографы имеют большие возможности для исследования электрических сигналов, поэтому изучение вольтамперных характеристик удобно проводить при помощи осциллографа. В данной статье рассмотрены особенности работы цифрового осциллографа GDS - 806С при снятии вольтамперных характеристик диодов и транзисторов.

После установки масштабов по току и напряжению, а также положения осей X, Y необходимо в режиме «Экран» выбрать тип представления сигнала в виде вектора или в виде точки. При векторном представлении точки дискретизации сигнала соединяются друг с другом прямой. При точечном представлении на экране появляются отдельные точки. Положение нулевых линий на основной развертке для векторного представления показано на рис. 1, причем входы первого и второго каналов подключены к схеме, но схема обесточена. Входы включены в режиме измерения постоянного тока. Из рис. 1 видно, что нулевые линии имеют малые флуктуации и удовлетворяют значению нулевого сигнала тока и напряжения.

На первом этапе исследования необходимо в режиме «Горизонтальное меню» включить основную развертку сигнала и посмотреть два вида представления сигнала. На рис. 2, а приведено точечное представление тока коллектора и коллекторного напряжения транзистора, на рис. 2, б -векторное. Авторы считают, что более удобным является векторное представление. Наблюдение процессов можно производить как в режиме «Пуск», так и в режиме «Стоп».

Рис. 1. Положение нулевых линий на основной развертке

На втором этапе необходимо выбрать способ обработки входных аналоговых сигналов. Число точек, по которым формируется цифровой сигнал, зависит от длины памяти. Для осциллографа GDS-806C она меняется от 50 до 125 000, но при работе в режиме X-Y длина памяти всегда устанавливается равной 500. Поэтому исследователь стоит перед выбором - включить стандартную выборку или режим усреднения. В режиме усреднения сигнал является результатом сложения нескольких форм сигнала, полученных после каждого запуска развертки. Число запусков меняется от 2 до 256. Авторы считают, что форма сигнала получается более «сглаженной» при усреднении, но не следует увлекаться большим числом запуска развертки.

После наблюдения временных диаграмм тока и напряжения включается режим X-Y. В этом ре

Сапрунова Н.М., Козина Т.А.

Исследование вольтамперных характеристик цифровым осциллографом GDS-806C

Рис. 2. Представление тока коллектора и коллекторного напряжения транзистора: а - точечное, б - векторное

жиме также может быть точечное или векторное представление сигнала. На рис. 3 приведено точечное представление ВАХ транзистора.

Рис. 3. Точечное представление ВАХ транзистора

В результате исследования установлено, что частота дискретизации сигнала на основной развертке влияет на вид вольтамперной характеристики. На экране осциллографа должно располагаться от 0,5 до 2 периодов сигнала. На рис. 4, а, б приведены характеристики диодов для разных масштабов по времени: 1 мс/см и 50 мс/см. Основная развертка для сигналов анодного тока и напряжения диода дает осциллограмму, показанную на рис. 5. Для малой частоты развертки (рис. 4, б) вольтамперная характеристика представлена отдельными точками.

Исследовано влияние масштаба напряжения на смещение нуля по горизонтали. Масштаб напряжения изменяется от 0,5 В/см до 5 В/см. Применение делителя на входе было нецелесообразно, так как исследования проводились для диодов и транзисторов малой мощности. Смещение нуля становится заметным при масштабе напряжения 5 В/см и составляет ± 200 мВ.

Для масштаба напряжения 0,5 В/см смещение нуля составляет ± 10 мВ, т. е. в том и другом случае смещение получается в пределах ± 10 %. Для сравнения дрейфа нуля приведены вольтам-перные характеристики в масштабах 0,5 В/см и 5 В/см (рис. 4а, 6). Согласно паспортным данным абсолютная погрешность измерения напряжения при непосредственном входе составляет ± (0,03иИзм + 0,05К) В, где иизм - измеренное значение напряжения; К - величина, равная уста-

а - для масштаба напряжения 0,5 В/см и времени 1 мс/см; б - для масштаба напряжения 2 В/см и времени 50 мс/см

Учебно-методические вопросы

Рис. 5. Осциллограмма анодного тока и напряжения диода

Рис. 6. ВАХ диода для масштаба 5 В/см

новленному значению коэффициента отклонения в вольтах. Следовательно, при иЮм = 0 и К = 5 В/дел смещения нуля может лежать в пределах ± 250 мВ.

Был отмечен ряд особенностей исследования вольтамперных характеристик цифровым осциллографом GDS - 806С:

• 1.    Исследование сигнала во временной области можно проводить как при векторном, так и при точечном представлении.

• 2.    Снятие ВАХ необходимо соотносить с временной разверткой сигнала и проводить его для векторного представления.

• 3.    Следует учитывать смещение нуля на ВАХ в пределах ± 10 %.

• 4.    К недостаткам изучения ВАХ цифровым осциллографом следует относить флуктуации обратной ветви ВАХ диода и выходной характеристики транзистора на участке насыщения при уменьшении масштаба по току.