Determinación de curvas características corriente-voltaje con el osciloscopio

Su misión

La forma más rápida de determinar si un componente está averiado es analizando su curva característica corriente-voltaje. Los probadores 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 probador de componentes.

Solución de prueba y medición

Los osciloscopios R&S^®RTC1000llevan incorporado un probador de componentes. Este consta de un generador de señales que aplica una señal de onda senoidal a 50 Hzo 200 Hzcon una amplitud definida (max. 9 V)y una corriente limitada (max. 10 mA)al dispositivo. 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 del voltaje.

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 probador de componentes. El comportamiento lineal del componente es claramente visible. La corriente aumenta linealmente con el voltaje. Por ejemplo, el valor de corriente es de aproximadamente 2 mA a un voltaje de 4 V.Según la ley de Ohm, el valor de la resistencia es de aproximadamente 2 kΩ.

La relación lineal entre la corriente y el voltaje 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 probador de componentes. La mayor inclinación de la curva característica indica que, a igual voltaje, 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 probador de componentes del osciloscopio R&S®RTC1000 puede también mostrar las curvas características de los componentes pasivos no lineales, como condensadores. La figura 3 muestra un condensador de 0.1 μFconectado al probador y se estimula inicialmente por medio de una señal de 50 Hz. La característica no lineal puede identificarse fácilmente por la forma elíptica de la curva resultante.

La dependencia de la frecuencia de la curva característica I/V puede ilustrarse fácilmente al cambiar la frecuencia de estímulo a 200 Hz.La reactancia del condensador puede calcularse mediante la siguiente fórmula:

Esto significa que, a igual capacidad eléctrica, la reactancia disminuye a medida que aumenta la frecuencia. La curva en 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 probador de componentes puede utilizarse también para representar las curvas características cuasiestáticas de componentes activos, tales como diodos. En condiciones estáticas, un diodo sencillo de silicona empieza a conducir corriente en dirección positiva a un voltaje de aproximadamente 0.4 V.La figura 5 muestra este comportamiento típico. La corriente crece exponencialmente a partir de un voltaje aproximado de 0.5 V.

Las curvas características corriente-voltaje de componentes complejos, tales como diodos Zener, también pueden representarse y analizarse fácilmente con el probador 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 μFcomo en la fig. 3, pero con una señal de estímulo de 200 Hz.

Fig. 5: curva característica I/V de un diodo de silicona.

Fig. 6: curva característica de un diodo Zener con voltaje de ruptura de aprox. 5 V.

Resumen

El uso de probadores 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 sus probadores de componentes incorporados, los osciloscopios R&S^®RTC1000tienen amplias posibilidades de aplicación en entornos de desarrollo y 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 medición, y una función TRF de alto rendimiento.