Измерительная задача
Можно быстро обнаруживать неисправные компоненты посредством анализа их вольт-амперных характеристик. Для этой цели особенно удобен тестер компонентов. Он позволяет быстро проверять конденсаторы, резисторы, транзисторы, тиристоры, индукторы, диоды Зенера, а также другие диоды и схемы, состоящие из этих компонентов, например усилители. Вместе с тем, тестер компонентов доступен далеко не всегда.
Контрольно-измерительное решение
Осциллограф R&S®RTC1000 содержит встроенный тестер компонентов. Он состоит из генератора сигналов, который подает синусоидальный сигнал частотой 50 Гц или 200 Гц с определенной амплитудой (макс. 9 В) и ограниченным током (макс. 10 мА) на ИУ. В этом режиме в осциллографе используется АЦП для оцифровки сигналов, на которые влияет компонент, и эти сигналы отображаются на осциллографах в виде зависимостей тока от напряжения.
Принцип работы
Принцип работы можно легко проиллюстрировать на примере линейного пассивного компонента. На рисунке 1 показана вольт-амперная характеристика резистора сопротивлением 2,1 кОм, который подключен к тестеру компонентов. Четко видна линейная характеристика компонента. Ток растет линейно по мере увеличения напряжения. Например, ток равен примерно 2 мА при напряжении 4 В. В соответствии с законом Ома значение сопротивления составляет примерно 2 кОм.
Линейную зависимость между током и напряжением с реальным сопротивлением можно проверить с помощью второго резистора. На рисунке 2 показана вольт-амперная характеристика другого компонента, подключенного к тестеру компонентов. Крутизна характеристики означает протекание большего тока при том же напряжении по сравнению с резистором сопротивлением 2,1 кОм. В соответствии с законом Ома сопротивление второго компонента меньше. Ток при 0,9 В равен примерно 8 мА. В результате сопротивление составляет примерно 110 Ом. Тестер компонентов, встроенный в осциллограф R&S®RTC1000, также может отображать характеристики нелинейных пассивных компонентов, таких как конденсаторы. На рисунке 3 показан конденсатор емкостью 0,1 мкФ, подключенный к тестеру компонентов и изначально принимающий входной сигнал частотой 50 Гц. Нелинейная характеристика легко определяется по эллиптической форме итоговой кривой.
Зависимость вольт-амперной характеристики от частоты может быть проиллюстрирована простым изменением частоты входного сигнала на 200 Гц. Реактивное сопротивление конденсатора можно рассчитать по следующей формуле:
Это означает, что при постоянной емкости реактивное сопротивление уменьшается по мере повышения частоты. Кривая на рисунке 4 отображает результат подачи на конденсатор емкостью 0,1 мкФ входного сигнала частотой 200 Гц. Эллипс очевидно меньшего размера соответствует формуле расчета реактивного сопротивления конденсатора.
Кроме того, тестер компонентов можно использовать для отображения квазистатических характеристик активных компонентов, таких как диоды. При статических условиях простой кремниевый диод начинает проводить ток в прямом направлении при напряжении примерно 0,4 В. На рисунке 5 показана его типичная характеристика. Ток очень быстро нарастает при превышении напряжения примерно 0,5 В.
Вольт-амперные характеристики сложных компонентов, таких как диоды Зенера, также можно отображать и быстро анализировать с помощью тестера компонентов, встроенного в осциллограф R&S®RTC1000 (см. рисунок 6).
Рисунок 1 — Вольт-амперная характеристика резистора сопротивлением 2,1 кОм.
Рисунок 2 — Вольт-амперная характеристика резистора сопротивлением 110 Ом.
Рисунок 3 — Вольт-амперная характеристика конденсатора емкостью 0,1 мкФ при входном сигнале частотой 50 Гц.
Рисунок 4 — Вольт-амперная характеристика того же конденсатора емкостью 0,1 мкФ, как и на рисунке 3, но при входном сигнале частотой 200 Гц.
Рисунок 5 — Вольт-амперная характеристика кремниевого диода.
Рисунок 6 — Характеристика диода Зенера с напряжением пробоя примерно 5 В.
Заключение
Тестеры компонентов облегчают для пользователей, таких как разработчики или студенты, анализ характеристик сигналов активных и пассивных компонентов. Разработчики могут быстро проверять функционирование компонентов, тогда как студенты могут применять и проверять свои теоретические знания на практике.
Благодаря встроенному тестеру компонентов осциллограф R&S®RTC1000 подходит для универсального использования в средах разработки и обучения. Осциллографы предоставляют восемь полнофункциональных цифровых входов и дополнительные функции запуска и декодирования для различных разновидностей (до 5 разновидностей) последовательных шин, разнообразные измерительные функции и высокоэффективную функцию БПФ.
Сопутствующие товары
