Determinação de características de corrente/tensão com o osciloscópio

Sua tarefa

Os componentes com defeitos podem ser identificados rapidamente através da análise de suas características de corrente/tensão. Um testador de componente é especialmente conveniente para essa finalidade. Isso facilita um teste rápido dos condensadores, resistores, transistores, tiristores, indutores, diodos Zener, outros diodos e circuitos compostos por esses componentes, como os retificadores. No entanto, em muitos casos não há um testador de componentes prontamente disponível.

Solução de teste e medição

Os osciloscópios R&S^®RTC1000fornecem um testador de componentes integrado. Eles consistem em um gerador de sinais que aplica um sinal de onda senoidal de 50 Hzou 200 Hzcom uma amplitude definida (máx. 9 V)e corrente limitada (máx. 10 mA)no dispositivo em teste. Nesse modo, os osciloscópios usam o conversor A/D para digitalizar os sinais influenciados pelo componente e os mostra como um sinal corrente versus tensão.

Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento pode ser facilmente ilustrado usando um componente passivo linear como exemplo. A fig. 1mostra a característica I/V de um resistor de 2,1 kΩconectado ao testador de componentes. O comportamento linear do componente é claramente visível. A corrente se eleva linearmente com o aumento da tensão. Por exemplo, a corrente é de aproximadamente 2 mA a uma tensão de 4 V.De acordo com a lei de Ohm, o valor da resistência é de aproximadamente 2 kΩ.

A relação linear entre corrente e tensão com uma resistência real pode ser verificada usando um segundo resistor. A fig. 2 mostra a característica I/V de outro componente conectado ao testador de componente. O declive mais acentuado da característica significa que flui mais corrente na mesma tensão do que com o resistor de 2,1 kΩ. De acordo com a lei de Ohm, a resistência do segundo componente é mais baixa. A corrente a 0,9 Vé aproximadamente 8 mA.O resultado é um valor de resistência de aproximadamente 110 Ω.O testador de componentes dos osciloscópios R&S®RTC1000 também podem exibir as características de componentes passivos não lineares, tais como capacitores. A fig. 3 mostra um capacitor de 0,1 μFconectado ao testador e inicialmente estimulado por um sinal de 50 Hz. A característica não linear pode ser facilmente reconhecida a partir do formato elíptico da curva resultante.

A dependência da frequência da característica I/V pode ser ilustrada simplesmente alterando a frequência do estímulo para 200 Hz.A reatância do capacitor pode ser calculada utilizando a seguinte fórmula:

Isso significa que, com capacidade constante, a reatância cai com frequência crescente. A curva na fig. 4 mostra o resultado do estímulo ao capacitor de 0,1 μFcom um sinal de 200 Hz. A forma elíptica nitidamente menor corresponde à fórmula para calcular a reatância do condensador.

O testador de componente pode ser usado adicionalmente para mostrar as características quase estáticas dos componentes ativos, tais como os diodos. Sob condições estáticas, um simples diodo de silício começa a conduzir corrente adiante a uma tensão de cerca de 0,4 V.A fig. 5 mostra esse comportamento típico. A corrente se eleva muito rapidamente acima de uma tensão de aproximadamente 0,5 V.

As características de corrente-tensão de componentes complexos, tais como os diodos Zener, também podem ser exibidas e analisadas facilmente com o testador de componente do R&S®RTC1000 (veja a fig. 6).

Fig. 1: Característica I/V de um resistor de 2,1 kΩ.

Fig. 2: Característica I/V de um resistor de 110 Ω.

Fig. 3: Característica I/V de um capacitor de 0,1 μFa um sinal de estímulo de 50 Hz.

Fig. 4: Característica I/V do mesmo capacitor de 0,1 μFcomo na fig. 3, mas a um sinal de estímulo de 200 Hz.

Fig. 5: Característica I/V de um diodo de silício.

Fig. 6: Característica de um diodo Zener com uma tensão de ruptura de aproximada de. 5 V.

Resumo

Os testadores de componente fazem com que seja mais fácil para o usuário, tais como desenvolvedores ou estudantes, analisar as características do sinal de componentes ativos e passivos. Os desenvolvedores podem verificar rapidamente a função de um componente, enquanto os estudantes podem aplicar e verificar seus conhecimentos teóricos na prática.

Com o testador de componente incluso, os osciloscópios R&S^®RTC1000podem ser utilizados universalmente em ambientes de desenvolvimento e educacionais. Eles fornecem oito entradas digitais completas, funções opcionais de disparo e decodificador para até cinco tipos de barramento serial, amplas funções de medição e uma função FFT (transformada rápida de Fourier) de alto desempenho.