오실로스코프를 통한 전류-전압의 특성 파악

목표

전류-전압 특성을 분석하여 오류가 있는 구성요소를 빠르게 식별할 수 있습니다. 이러한 목적에는 Component Tester가 특히 유용합니다. Component Tester를 사용하면 커패시터, 저항기, 트랜지스터, 다이리스터, 인덕터, 제너 다이오드, 기타 다이오드 및 이러한 구성요소들로 만들어진 회로(예: 정류기)를 빠르게 테스트할 수 있습니다. 하지만 Component Tester를 쉽게 사용할 수 있는 경우는 많지 않습니다.

T&M 솔루션

R&S^®RTC1000Oscilloscope에는 Component Tester가 내장되어 있습니다. 이 오실로스코프는 50 Hz또는 200 Hz에서 정의된 진폭 (최대 9 V)및 제한된 전류 (최대 10 mA)에서 DUT로 사인파 신호를 적용하는 신호 발생기로 구성되어 있습니다. Component Tester 모드에서는 오실로스코프가 A/D 컨버터를 사용하여 구성요소의 영향을 받는 신호를 디지타이징하고 전류 대 전압 신호로 표시합니다.

작동 원리

작동 원리는 선형 수동 구성요소를 예로 들어 쉽게 설명할 수 있습니다. 그림 1은 Component Tester에 연결된 2.1 kΩ 저항기의 I/V 특성을 나타냅니다. 구성요소의 선형 동작을 확실히 볼 수 있습니다. 전압 상승에 따라 전류가 선형적으로 상승합니다. 예를 들어 4 V 전압에서 전류는 약 2 mA입니다.옴의 법칙에 따르면 저항값은 2 kΩ입니다.

두 번째 저항기를 사용하면 실제 저항을 적용하여 전류와 전압 간 선형 관계를 확인할 수 있습니다. 그림 2는 Component Tester에 연결된 다른 구성요소의 I/V 특성을 나타냅니다. 특성의 기울기가 가파르다는 것은 동일한 전압에서 2.1 kΩ 저항기를 사용하는 경우보다 더 많은 전류가 흐름을 의미합니다. 옴의 법칙에 따르면 두 번째 구성요소의 저항이 더 낮습니다. 0.9 V에서의 전류는 약 8 mA입니다.결과 저항값은 약 110 Ω입니다.R&S®RTC1000 Oscilloscope의 Component Tester는 커패시터와 같은 비선형 수동 구성요소의 특성도 표시할 수 있습니다. 그림 3은 0.1 μF 커패시터를 테스터에 연결한 상태에서 가장 먼저 50 Hz 신호로 자극을 가한 경우를 보여줍니다. 비선형 특성은 결과 곡선의 타원 형태에서 쉽게 확인할 수 있습니다.

주파수에 따라 달라지는 I/V 특성은 자극 주파수를 200 Hz로 변경하여 간단히 설명할 수 있습니다.커패시터 리액턴스는 다음 공식으로 계산합니다.

이 공식은 정전용량이 일정할 때 주파수가 증가하면 리액턴스가 감소함을 의미합니다. 그림 4의 곡선은 0.1 μF커패시터를 200 Hz신호를 사용해 자극할 때의 결과를 보여줍니다. 타원 형태가 훨씬 좁아진 것은 정전용량 리액턴스 계산 공식과 일치합니다.

Component Tester는 다이오드와 같은 능동 구성요소의 Quasi-Static 특성을 표시하는 데에도 사용할 수 있습니다. 정적 조건에서 간단한 실리콘 다이오드는 약 0.4 V 전압에서 순방향으로 전류 전도를 시작합니다.그림 5는 일반적인 동작을 나타냅니다. 전류는 약 0.5 V보다 높은 전압에서 매우 빠르게 증가합니다.

제너 다이오드와 같이 복잡한 구성요소의 전류-전압 특성도 R&S®RTC1000의 구성요소 테스터를 사용하여 쉽게 표시 및 분석할 수 있습니다(그림 6 참조).

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그림 1: 2.1 kΩ 저항기의 I/V 특성

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그림 2: 110 Ω 저항기의 I/V 특성

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그림 3: 0.1 μF 커패시터의 I/V 특성 - 50 Hz 자극 신호에서

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그림 4: 그림 3과 동일한 0.1 μF 커패시터의 I/V 특성 - 200 Hz 자극 신호에서

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그림 5: 실리콘 다이오드의 I/V 특성

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그림 6: 약 5 V 파괴 전압에서 제너 다이오드의 특성

요약

개발자, 학생과 같은 사용자는 Component Tester를 사용하여 능동 및 수동 구성요소의 신호 특성을 쉽게 분석할 수 있습니다. 개발자는 구성요소의 기능을 빠르게 확인할 수 있으며, 학생은 학습한 이론을 실제로 적용하고 검증해볼 수 있습니다.

Component Tester가 내장된 R&S^®RTC1000개발 및 교육 환경에서 범용으로 사용될 수 있습니다. 이 오실로스코프는 모든 기능을 갖춘 디지털 입력 8개, 최대 5개 직렬 버스 유형에 대한 트리거 및 디코더 기능(옵션), 포괄적 측정 기능, 고성능 FFT 기능을 제공합니다.