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㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ

バイポーラTrのIC-VCE特性を描画・・・なんですが、
変態方式の、インチキなやり方。(爆)




真面目に追及している人は非対象です。
電子回路を学習中の人も見ないでください!

あのね、当ブログは当方の遊びなんですよ。
ふざけながら、テキトーに個人的に楽しんでいます。

ですから、
真面目な皆さんは真摯な内容の他のサイトに移動しましょう!
当ブログのブックマークも削除しましょうね。


学校や企業などで絶対に使ってはいけません。
当ページに記載した様な考え方を身につけるのは危険です。
意表を突いたトンデモ方式ですよ! 極めて非常識!
つまり取扱注意!というやつですな。
その影響により問題が発生しても当方の責任はありません。
インチキを採用した奴にすべての責任が生じます。












【シミュレーション】
さて、
まずは下図の様な回路を考えます。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_16540978.png
*V1は鋸歯状波です。
 0V〜10Vまで直線的に電圧が上昇します。
 時間ですが、とりあえずは1秒でシミュレーションしてみました。
*R2は誤差を考えると小さい方が良いんですが、
 小さすぎるとノイズまみれになるので大きい抵抗値が望ましいです。
 いいやんべーの値っつー事だいね。
 小信号Trとして、そこそこの抵抗値という事で、10Ωにしました。
*V1は、VCEではありません。
 V1=VCE+IE*R2
 しかし、R2両端に出てくる電圧降下分はどんな感じでしょうか?
 R2=10Ω、IE≃IC=10mAなら、 IE*R2=0.1V
 てな訳で、
 VCEが0〜10Vに対して、IC*R2の項は0.1V。 
*まあ当方はどうでもいいので誤差は無かった事にします。(爆)
 当方の中では、VCE≃V1 、IC≃V(CHECK)÷R2



次にV2ですが、
Q1のカットオフ電圧VBEを補償して0.6Vを確保しまして、
0〜10Vまで可変しまして、重ね書きしようと思います。

シミュレーターの設定で、
トランジェント解析のStepping機能を使いました。
下図になります。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_17053317.png

これで、
Q1のエミッタ電圧を描画させればカーブトレーサになる、
という段取りです。

下図の波形になります。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_17070185.png

*IC-VCEグラフが描画できました。縦軸の1.5mAは少なかったな。
 それっぽいグラフですが、
 やはり本物のトランジスタ特性とは違いが生じます。
 シミュレータだからしょうがない。
*R2の両端電圧、CHECK端子の電圧を描画させました。
*V1は0V〜10Vのノコギリ波ですが、1秒サイクルにしましたから、
 上図グラフの右端「1.000sec」の場所はVCE=10Vとなります。
*つまりX軸は1秒=VCE電圧に置き換えて見る事ができる訳ですな。
*Y軸はR2の電圧降下なので、
 表示された電圧をR2で割れば電流(エミッタ電流)になります。
 ほぼ  エミッタ電流≃コレクタ電流  なので、
 Y軸電圧÷R2≃IC  という事になります。
*ベース電流は大まかに、 (V2-VBE)÷R1ですな。
 R2の電圧降下分がベース電流の誤差になります。
 まあ当方的には微少な誤差なので無視ですな。(爆)



これで大まかにはカーブトレーサが可能。
真の値ではありません。
誤差+誤差+誤差・・・

主よ、彼らをお許しください。
彼らは何をしているのか自分で判らないのです。(爆)













【リアルな実験方法】
シミュレーションじゃなくて、リアルに実践してみます。
下図の回路としました。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_06014560.png
*ファンクションジェネレータとオシロがあれば実現可能。
 あとは抵抗2本とブレッドボード。
*SIG1は階段波。SIG2は鋸歯状波。位相は同期。
*周波数と振幅は上図の通り。
 オシロで重ね書きするので画面がチラチラしてもナニですし、
 1kHzにしました。
*R2の両端電圧をオシロで見ればカーブトレーサになります。
 抵抗値で割ればエミッタ電流(≃コレクタ電流)です。
*SIG2の出力に50Ωが繋がってますが、これは発振器の出力抵抗です。
 コレクタ電流値に応じで電圧降下しちゃうので、これも誤差になります。
 しかも大きめの誤差かも知れませんな。
 コレクタ電流が25mAなら50Ωを掛けて1.25Vの電圧降下です!
 VCE=10Vなら、12.5%もの誤差になりますよ!
*とんでもない使い物にならないレベルの誤差です!
 誤差+誤差+誤差+誤差+・・・・
 同じように当方の人生も間違いだらけ。(爆)
 我が身の晴れぬ宿業を、相積み重ねまして御座候。



え〜、
ファンクションジェネレータを使いまして、設定してみます。
SIG1=CH1を使ってみます。
前提として、オリジナル波形として、階段波を作っておきます。
階段の間隔は等間隔。
階段を5段で作ったので、1kHz÷5=0.2kHz。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_06064778.gif
*常にVBE=0.6Vを補償しなきゃいけません。
 最大=10V+0.6Vに対し、最小=0V+0.6V。
 そうなる様なOFFS電圧の設定は半分の5V+0.6V=5.6V。
 上図を参照。


次はVCE電圧用の波形です。
SIG2=CH2で、1kHzの鋸歯状波ですな。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_06065218.jpg

*振幅10Vに対して、オフセットを半分の5Vにしました。
 これで0V〜10Vの鋸歯状波になりますな。


これで設定ができました。
後は下図の様にブレッドボードに組むだけで実現できます。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_06175527.jpg
注意ですが、
VCEは0V〜10V程度。
ICは20mAくらいまで。
この制約はファンクションジェネレータの能力に依ります。












【測定してみました】
とりあえずは2SC1815Yでやってみんべ。
下図になりました。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_06190567.png

*CH1はVCEの波形ですが、表示させる必要はありません。
 下方向の↓エッジトリガーを掛けて画面の同期として使います。
 一応は0V〜10Vの鋸歯状波という事が見て取れます。
 しかも線が太くなってますな。これが誤差ですな。
 発振器の出力抵抗50Ωで電圧降下している分ですな。
 気にしない気にしない。(爆)
*CH2は10Ωの両端電圧ですな。
 階段波を重ね書きしています。
 縦軸の目盛りは上図の通り、5mA/divになる、という事ですな。
*横軸は時間軸ですが、VCEの電圧をそのまま下に書けばOK。
*ベース電流は階段波の各段の電圧から計算できますな。

*これで判るのはIC=20mA(IB=100uA)で使おうとすると、
 VCE<2Vくらいで線形領域に入っちゃうという所。
 hfeが下がって、波形が歪みますな。ソフトクリップですな。
 他にはIC=20mA(IB=100uA)の線が若干斜めという所。

*そういう癖のある特性は実測しないと判りませんな。
 シミュレーターでも完全には再現できていませんし、
 データシートにも載っていない部分かもね?
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_06374503.png

てな訳で、
今回の内容はそういう測定です。
インチキカーブトレーサ。












【色々見てみんべ】
次は2SC2240GRを見てみました。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_06542844.png
*2SC1815Yと比較してhfeが大きめなので、
 同じ設定でどうか?と思いましたが、何とか収まった様です。
*2SC2240は特に小電流じゃないと駄目ですな。
 10mA以下くらいで使わないと性能が悪そう。
 小信号増幅用という訳です。



次は2SC2240と中身が同じらしい石。
2SC3324BLです。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_07095857.png
*hfeが大きいのでベース電流を調整しました。
 階段波を0.6V〜5.6Vにしてみました。
*曲がり具合が2SC2240と似てますな。同じでしょう。
 2SC3324は面実装ですが、
 変換基板を使えば2SC2240代替として使用可能です。
 ただし最大定格の消費電力が小さいので要注意ですな。



次は面実装の標準品。
2SC2712GR。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_07152758.gif
*まあこんな感じ。
*飽和領域がちょっと斜めになってますな。
 裸の定電流性能はあんまり良くなさげ?





次ですが、
2SC2240のもうちょっと小電流、低電圧。
VCEは半分の5V。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_07193797.jpg
ベースの階段波も調整。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_07194192.jpg
そして描画。
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_07194535.png
*いや〜実際の使用条件に合わせて見られる訳ですな。
 実使用条件に合わせられる頭脳があれば可能です。(爆)
*PNPは電圧を逆に設定すればOKですな。
 どこを逆にするのか理解できる頭があればね。(爆)
*ファンクションジェネレータの能力に依りますが、
 JFETやMOSFETもそれなりに測定可能です。
 階段波の電圧=VGSとして、個々の素子に最適化する必要があります。
 ゲート抵抗の値は応答速度と発振を見て適宜選定。
 バイポーラ以外に応用できる皆さんなら可能です。(爆)













てな感じです。
保証が無いので大っぴらには使えませんが、
インチキ方式って・・・ステキ。(爆)
という話。



自己判断、自己検証、自己責任にてお願いいたします。
㌃㍂㌃㍂オラ知らね。
























2019.07.15追記。
やっぱりまちげーてたぜっ!
どうだ!ここは信用できないブログだろ?(爆)
㌃㍂㌃㍂ カーブトレーサ_e0298562_08005649.jpg



by ca3080 | 2019-06-25 23:57 | 電子工作(一般)
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