نحوه تست شکل موج جریان با اسیلوسکوپ

نحوه تست شکل موج جریان با اسیلوسکوپ

اسیلوسکوپ ها رایج ترین ابزار مورد استفاده اکثر مهندسان الکترونیک هستند. وقتی مردم به اسیلوسکوپ فکر می کنند، بلافاصله به ولتاژ تست فکر می کنند. البته، بسیاری از اسیلوسکوپ‌ها می‌توانند آنالیز طیف خشن و غیره را نیز انجام دهند، اما بسیاری از اسیلوسکوپ‌ها به شدت نگران یک نشانگر هستند که مهندسین الکترونیک نگران آن هستند - - جریان قابل آزمایش نیست. در برخی از تجزیه و تحلیل ها و تأیید، نه تنها ولتاژ نیاز به آزمایش دارد، بلکه گاهی اوقات جریان نیز نیاز به آزمایش دارد. در حال حاضر، برخی از اسیلوسکوپ های سطح بالا می توانند جریان را آزمایش کنند، اما آنها باید یک پروب جریان فعال را جداگانه خریداری کنند. وقتی کلمه فعال ذکر می شود، به این معنی است که قیمت بسیار بالا است، بله، هزینه خرید یک پروب جریان فعال می تواند تقریباً به اندازه خرید برخی از مارک های اسیلوسکوپ های میان رده باشد، بنابراین این یک تجهیزات "غنی" نیست که شرکت های کوچک معمولی می توانند هزینه کنند.

وقتی صحبت از آزمایش فعلی می شود، ممکن است برخی افراد بگویند، آیا یک مولتی متر نمی تواند آن را اندازه گیری کند؟ البته یک مولتی متر می تواند جریان را در یک لحظه مشخص اندازه گیری کند، اما چندین مشکل وجود دارد: 1. چون سرعت پاسخ مولتی متر کند است (معمولاً در حد صدها میلی ثانیه)؛ 2. مولتی متر نمی تواند نتایج آزمایش طولانی مدت را ثبت کند. مترهای بهتر می توانند مقادیر حداکثر و حداقل و غیره را ثبت کنند. 3. مهمترین چیز این است که مولتی متر نمی تواند روند تغییر جریان را ببیند. بسیاری از مواقع چیزی که ما می خواهیم ببینیم فرآیند تغییر است. نه فقط نتایج، به عنوان مثال، ما می خواهیم بدانیم که آسیب جریان اضافه ترانزیستور به جای اینکه فقط دود شدن ترانزیستور را ببینیم، چه زمانی به احتمال زیاد رخ می دهد.

آیا استفاده از اسیلوسکوپ برای مشاهده روند تغییر جریان بدون پروب جریان گران قیمت غیرممکن است؟ در واقع ما هنوز هم می توانیم با تغییر تفکر راه حلی پیدا کنیم. روش در واقع بسیار ساده است، یعنی I=V/R، که ما در فیزیک دبیرستان یاد گرفتیم. من گریه میکنم. توجه داشته باشید که V ولتاژ در یک نقطه خاص نیست، بلکه اختلاف پتانسیل بین دو نقطه است. این نکته کلیدی است، و همچنین جایی است که برخی از مبتدیان دچار سوءتفاهم می شوند. اگر از تغییر ولتاژ در یک نقطه خاص برای پیش بینی تغییر جریان استفاده کنید، اغلب اشتباه می کنید. بله، بعداً می‌توانیم این را از نمونه آزمایشی ببینیم.

روش خاص:
روش خاص این روش این است: برای اندازه گیری ولتاژ V1 و V2 در دو سر مقاومت از دو پروب استفاده کنید (البته می تواند یک مقطع از خط باشد البته به شرطی که مقاومت این مقطع از خط به اندازه کافی بزرگ باشد. یک اختلاف پتانسیل مناسب در هر دو انتها ایجاد کنید)، سپس از تابع محاسبه اسیلوسکوپ برای محاسبه △V=V1-V2 در زمان واقعی، و I=△V/R استفاده کنید. تا زمانی که محیط به شدت تغییر نکند، می‌توانیم فکر کنیم که R بدون تغییر است، بنابراین من با △V تغییر می‌کنم و به صورت خطی تغییر می‌کند، بنابراین تغییر در △V تغییر در جریان را منعکس می‌کند. بیایید از یک مثال برای بررسی امکان پذیر بودن این روش استفاده کنیم.

تأیید نمونه:
اسیلوسکوپ تغییرات ولتاژ و جریان بین تخلیه و منبع یک لوله MOS را در یک PCB در لحظه روشن شدن آزمایش می کند. شکل موج قهوه ای ولتاژ منبع Vs، شکل موج بنفش ولتاژ تخلیه Vd و شکل موج زرد کوچکتر است. شکل موج درشت ولتاژ منبع تخلیه △Vsd =Vs-Vd است که از طریق تابع محاسباتی اسیلوسکوپ محاسبه می‌شود (در این مثال، کانال C1 Vs را اندازه‌گیری می‌کند، و کانال C2 Vd را اندازه‌گیری می‌کند، بنابراین تنظیمات محاسباتی خاص مانند نشان داده شده است. شکل 2 C1-C2); شکل موج سبز جریان منبع تخلیه Isd است که با یک پروب جریان فعال اندازه گیری می شود. از مقایسه شکل موج های Isd و △Vsd، می توان دریافت که فرآیندهای تغییر آنها بسیار نزدیک است. اندازه گیری شده با یک پروب جریان فعال مقدار پیک Isd حدود 3.6A است. مقدار پیک △Vsd محاسبه‌شده حدود 0.43 ولت است و مقاومت خط اندازه‌گیری شده با مولتی متر حدود 0.15؟ است، بنابراین مقدار پیک فعلی به‌دست‌آمده با روش اختلاف پتانسیل حدود {{{ 16}}.43V/{18}}.15؟=2.87A، که با نتایج آزمایش پروب جریان فعال متفاوت است. البته این مربوط به مقاومت روشن لوله MOS در حالت های مختلف، خطای اسیلوسکوپ، پروب غیرفعال و مولتی متر و غیره است، اما از این روش برای آزمایش جریانی که بیشتر نگران آن هستیم استفاده کنید. فرآیند تغییر کاملاً امکان پذیر است. با مشاهده تغییر جریان، تقریباً می‌توانیم متوجه شویم که آسیب لوله MOS چه زمانی بیشتر می‌شود، بنابراین مبنایی برای انجام اقدامات صحیح فراهم می‌کند.

با دیدن این، مهندسان با تجربه ممکن است یک سوال بپرسند: چگونه می توان نسبت رد حالت رایج CMRR را هنگام استفاده از پروب های معمولی برای آزمایش حل کرد؟ این مشکل وجود دارد، اما همانطور که قبلاً نیز اشاره کردیم، هدف اصلی این روش این است که به ما این امکان را می دهد که با دیدن روند تغییر جریان، تحت تأثیر عوامل مختلف، دقت مقدار جریان خاص آزمایش شده توسط این روش به طور قطع نمی باشد. به اندازه پروب جریان فعال تخصصی (اگر این روش رایگان بتواند مشکل ده ها هزار دلاری را به طور کامل حل کند) پروب های جریان فعال دیگر در آینده فروخته نمی شوند. البته، اگر روزی این مقاله را بخوانید و یک مورد حل نشده قبلی را با تجزیه و تحلیل تغییرات جریان حل کنید، ممکن است رئیس خود را متقاعد کنید که دو بطری کمتر بنوشد و یک پروب فعلی بخرد^{0}}^); و برای حل CMRR، باید از یک پروب دیفرانسیل فعال استفاده کنید. قیمت این مواد با کاوشگر فعلی قابل مقایسه است. در این صورت ما به هدف خود مبنی بر خرج نکردن پول نخواهیم رسید^_ ^; با این حال، Vs-Vd این مزیت را دارد که برخی از تداخل در سیگنال را حذف می کند.