Determinación de curvas características corriente-tensión con el osciloscopio

Su misión

La forma más rápida de determinar si un componente está averiado es analizando su curva característica corriente-tensión. Los comprobadores de componentes están especialmente indicados para esta finalidad. Estos dispositivos permiten la comprobación rápida de condensadores, resistencias, transistores, tiristores, inductores, diodos Zener, otros diodos, y circuitos formados por estos componentes, como por ejemplo rectificadores. No obstante, no siempre es fácil disponer de un comprobador de componentes.

Solución de test y medida

Los osciloscopios R&S^®RTC1000llevan incorporado un comprobador de componentes. Este consta de un generador de señales que aplica al dispositivo bajo prueba una señal de onda senoidal a 50 Hzo 200 Hzcon una amplitud definida (máx. 9 V)y una corriente limitada (máx. 10 mA). Así, los osciloscopios utilizan el convertidor A/D para digitalizar las señales sujetas a la influencia del componente y representarlas como señal de corriente en función de la tensión.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento se puede ilustrar fácilmente utilizando un componente pasivo lineal a modo de ejemplo. La figura 1muestra la curva característica I/V de una resistencia de 2,1 kΩconectada al comprobador de componentes. El comportamiento lineal del componente es claramente visible. La corriente aumenta linealmente con la tensión. Por ejemplo, el valor de corriente es de aproximadamente 2 mA a una tensión de 4 V.Según la ley de Ohm, la resistencia es de aproximadamente 2 kΩ.

La relación lineal entre la corriente y la tensión con una resistencia real se puede comprobar utilizando una segunda resistencia. La figura 2 muestra la curva característica I/V de otro componente conectado al comprobador de componentes. La mayor inclinación de la curva característica indica que, a igual tensión, el flujo de corriente es mayor que con la resistencia de 2,1 kΩ. Según la ley de Ohm, la resistencia del segundo componente es menor. La corriente a 0,9 Ves de aproximadamente 8 mA.El resultado es un valor de resistencia de aproximadamente 110 Ω.El comprobador de componentes de los osciloscopios R&S®también puede representar las curvas características de componentes pasivos no lineales, tales como condensadores. La figura 3 muestra un condensador de 0,1 μFconectado al comprobador y estimulado inicialmente con una señal de 50 Hz. La característica no lineal puede identificarse fácilmente por la forma elíptica de la curva resultante.

La dependencia entre la curva característica I/V y la frecuencia se puede ilustrar fácilmente cambiando la frecuencia de estimulación a 200 Hz.El valor de reactancia del condensador se obtiene a partir de la siguiente fórmula:

Esto significa que, a igual capacidad eléctrica, la reactancia disminuye a medida que aumenta la frecuencia. La curva de la figura 4 muestra el resultado de estimular el condensador de 0,1 μFcon una señal de 200 Hz. El tamaño sensiblemente inferior de la elipse obedece a la fórmula aplicada para el cálculo de la reactancia del condensador.

El comprobador de componentes puede utilizarse también para representar las curvas características cuasiestáticas de componentes activos, tales como diodos. En condiciones estáticas, un diodo sencillo de silicio empieza a conducir corriente en dirección positiva a una tensión de aproximadamente 0,4 V.La figura 5 muestra este comportamiento típico. La corriente crece exponencialmente a partir de una tensión aproximada de 0,5 V.

Las curvas características corriente-tensión de componentes complejos, tales como diodos Zener, también se pueden representar y analizar fácilmente con el comprobador de componentes del R&S®RTC1000 (véase la figura 6).

Fig. 1: Curva característica I/V de una resistencia de 2,1 kΩ.

Fig. 2: Curva característica I/V de una resistencia de 110 Ω.

Fig. 3: Curva característica I/V de un condensador de 0,1 μFcon una señal de estímulo de 50 Hz.

Fig. 4: Curva característica I/V del mismo condensador de 0,1 μFque el de la figura 3, pero con una señal de estímulo de 200 Hz.

Fig. 5: Curva característica I/V de un diodo de silicio.

Fig. 6: Curva característica de un diodo Zener con una tensión de ruptura de aproximadamente 5 V.

Resumen

El uso de comprobadores de componente facilita a los usuarios (por ejemplo, desarrolladores o estudiantes) el análisis de curvas características de señal de componentes activos y pasivos. Los desarrolladores pueden comprobar rápidamente el funcionamiento de un componente, mientras que los estudiantes pueden aplicar y verificar en la práctica sus conocimientos teóricos.

Con su comprobador de componentes incorporado, los osciloscopios R&S^®RTC1000tienen amplias posibilidades de aplicación en los campos del desarrollo y la educación. Estas herramientas cuentan con ocho entradas digitales totalmente funcionales, opciones de disparo y descodificador para un máximo de cinco tipos de buses seriales, numerosas funciones de medida, y una función TRF de alto rendimiento.