Curve Tracer simplu

[Mikrosha]

Vreau să prezint un montaj cu care mi-am pierdut toată ziua de azi.

Este un curve tracer pentru dispozitive cu conducţie de tip N, în special pentru tuburi electronice. Schema este concepţie proprie (ca toate giumbuşlucăriile pe care le fac). Am urmărit o funcţionalitate si stabilitate în funcţionare, cu un minim de piese.

Schema e prea mare s-o postez direct, asa ca dau link:

http://i53.tinypic.com/fw8744.jpg

In principiu, pe anod se aplica o rampa liniara de tensiune, pentru mai multe tensiuni de grila.

Rampa se genereaza cu un integrator, format din U1-R1-C1. Integratorul este format de un comparator cu histerezis format din U2 R4 R3 R2, care-i asigura tensiuni de prag de 0V respectiv 7,5V. Asadar, tensiunea scade initial liniar si lent, de la 15V, la 0V. Cand s-a atins pragul de 0V, triggerul comuta si satureaza Q1, prin R9 si R6. Acum tensiunea la iesirea integratorului creste brusc, de 100 de ori mai repede, pana atinge pragul de 7,5V, si procesul se repeta. La ieşirea integratorului se află un convertor tensiune-curent, care impreună cu R7 formează amplificatorul de tensiune pentru anod. Q6 este repetor pe emitor, deci amplifică doar in curent. Se poate folosi IRF840, dar trebuie o diodă Zener de protecţie intre poarta si sursa. Q13 R23 asigură protecţie la supracurent. La curent mai mare de 100mA Q4 iese din blocare si scade tensiunea la iesire, pentru a menţine un curent de maxim 100mA.

Forma de unda a tensiunii generate este:

Impulsurile care declanşează rampa 'inversă' duc la decrementarea contorului MMC40193 alimentat la +12V dintr-un stabilizator separat. Cînd acesta ajunge la 0, se incarcă cu valoarea dată de comutatorul BCD. Asfel, din comutaorul BCD se stabilesc numarul 'curbelor' care se vor trasa. Ieşirea numărătorului intră într-un DAC format dintr-o reţea R-2R, urmată de un amplificator U7, care duce nivelul semnalului între -12V si +12V, adică amplitudine de 24V. Detectorul C3-D5 mută nivelul semnalului sub 0V, apoi este aplicat grilei de comandă.

Forma de unda a semnalului generat pentru grila de comandă este:

Este esenţială folosirea unor valori R-2R cu o toleranţă cît mai bună. Eu n-am avut altceva si-am folosit rezistenţe IPRS de 0,25W, astfel incît se observă o neliniaritate destul de pronunţată.

Masurarea curentului catodic se face cu o rezistenţă în catod. Metoda nu este prea bună, deoarece introduce o uşoară reacţie negativă care denaturează masuratoarea. De aceea folosesc 3 rezistente de shunt care se schimba cu jumperi. De asemenea masurătoarea devine irelevantă în cazul tetrodelor, unde Ia<>Ic. In schimb se pot improviza alte metode de măsură a curentului anodic.

Montajul realizat arata cam asa:

Dupa testare, am inceput sa verific niste triode:

6Н1П:

 

E80CC:

 

6С3П:

 

6С1Ж:

Pentru toate graficele: Ua 2V/div Ia 1,3mA/div Trepte Ug: 1,5V fiecare, incepand de la Ug=0V

Astept părerile şi comentariile dvs.

[md_2910]

Seamana cu graficele din datasheeturi

[Mikrosha]

Asta asa e, si eu am fost uimit cat de mult seamana! Nu ma asteptam

[feri.visky]

Felicitari... se vede ca ai inteles perfect despre ce este vorba... Cu un osciloscop cu doua spoturi poti "imperechea" tuburi la nivel de caracteristica (cred)... Poate faci si un bussines din asta... Meriti!

[Kosmin]

Cu un osciloscop digital o sa poata face niste print-screenuri la masuratorile tuburilor, asa ar putea realiza si treaba asta cu imperecheatul.Cred ca merge vizualizata caracteristica si pe un oscilograf cu un singur canal dar cu intrare de sincronizare pt X.(unul rusesc cu tubu cat mai mare )

[Mikrosha]

Multumesc pentru apreciere, d-le Francisc, m-a bucurat comentariul dvs. O idee pentru imperechere destul de simpla ar fi un comutator cu mai multi galeti care sa schimbe legaturile la electrozii a doua tuburi. Ochiul operatorului ar putea aproxima diferenta curbelor celor doua tuburi. Totusi nu se justifica o imperechere prea riguroasa, pentru ca dupa 100-200 de ore de functionare se dezperecheaza singure. Nu caut sa deschid un business, ci doar sa-mi astampar setea de cunoastere. Merge si cum a zis Cosmin, folosind impulsurile de la iesirea triggerului ca semnal de sincronizare. Asta-i avantajul folosirii unei tensiuni liniar variabile. IN caz contrar, daca nu s-ar dori acest lucru, tensiunea pe anod ar putea avea orice forma. Am vazut niste idei mai simple pe net unde folosea direct sinus de 50Hz din transformator, aplicat pe anod. In cazul asta nu se poate folosi GTLV-ul intern al oscilografului. Inca n-am masurat pentode. Aici ar fi interesant de vazut cum se modifica curbele in functie de tensiunea constanta aplicata pe g2. Din curbe se pot determina usor niste parametri cheie: Distanta intre doua curbe consecutive reprezinta transconductanta (medie) din acea zona a tensiunii de grila. Inclinarea curbelor indica rezistenta interna. Daca ar fi perfect orizontale, rezistenta interna ar fi infinita. Se stie ca pentodele au rezistente interne mult mai mari. Din cauza asta pentodele au curbele specifice in catalog, cu paliere aproape orizontale, deosebite fata de triode, unde curbele-s oblice. Astfel putem determina practic comportarea pentodelor in diverse regimuri, si alegerea unui regim optim Ug2, pentru amplitudine maxima, liniaritate buna sau putere maxima, dupa caz.

[Vizitator]

Da frumos gindit (conform logici de mai jos ,sase paliere -g1 conform img.Tracer-Mikrosha), un singur "amendament" daca intra in discutie tetrode/pentode si anume trebuie sa mute determinarea de curent din catod in anod(poate emitorul Q6 ar trebui considerat o "noua masa flotanta" si R24-R25-R26 mutate in emitotul Q6-anod tub ,s_ar mai putea folosi un element optocuplor intercalat emitor Q6-anod tub astfel incit sa ne aduca variatia curent anodic raportat la masa initiala).Pentru cele trei tuburi distince supuse testului-Tracer se vede foarte clar diferenta de inclinatie care reprezinta -U grila_comanda.Cele trei variabile (Ua , Ug , Ia) pot fi trasmise unei interfete cu calculatotul ,prin intermediul unui soft se pot memora/compara/etc.

[Mikrosha]

N-a sarit nimeni ca in schema originala am desenat gresit protectia la supracurent pe anod. Tranzistorul si shuntul trebuie sa fie in emitorul finalului, nu in colector.

Da, am zis mai sus ca la pentode nu putem aplica aceeasi metoda de masurare a curentului.

Intr-adevar 'high voltage high-side current sensing', adica ce ar trebui facut, poate fi destul de provocator in anumite situatii. Se pot folosi metode exotice, precum operationalul cu izolatie sau sonda Hall (optocuplor nu, este foarte neliniar). Se poate si cu masa flotanta, dar se poate face un circuit simplu in genul:

Daca curentul este destul de mare, caderea de tensiune pe shunt este suficient de mare, iar tensiunile pe dioda egala cu caderea de tensiune pe jonctiunea BE, aproximativ 0,7V. Daca neglijam si curentul de baza, atunci U pe R3 = R1, I pe R3=R1, adica U_R1=I*R3*R1/R2=I*R3. Precizia n-ar trebui sa fie afectata prea mult de aproximari, mai ales ca la vizualizarea pe osciloscop o eroare de cca 5% este tolerata.

E bine c-am lasat o zona destul de mare pe cablaj, doar cu paduri distantate la 1M Asa am loc sa incerc metoda asta de current sensing.

[Vizitator]

Desigur circuitul prezentat mai sus de dumneata va functiona bine mersi sau erorile Ia(y)introduse de noul circuit sint nesemnificative asa cum spui (mai ales osciloscop) ,aceste erori/ pot fi corectate soft(daca se merge mai departe...).D1 ar mai putea fi chiar o jonctiune B-E MPSA92(bine nu prea sint curenti la fel... ,frumos/bun si acest repetor de tensiune-CC-fara prag-D1-Q1-MPSA92 cu "sarcina distribuira").Pe R3(ca valoare) conversia I/V are o plaja larga/semnificativa(si la 1mA aveti 0,1V...).

[zbodeoc]

Salut Mikrosha, felicitari!

Sint curios daca ai aruncat o privire pe proiectele de aici, au vreo 10 ani:

http://klausmobile.narod.ru/indexe.htm

http://klausmobile.narod.ru/projects/pr_02_kmtt_e.htm

La vremea respectiva ma gindeam ca la SF-uri, acuma sigur ca ar fi alte posibilitati de ADC/DAC

[Mikrosha]

După lupte seculare care au durat 4 ani, am reuşit să termin şi eu facultatea de electonică. Proiectul de licenţă este un curve tracer digital. În mare, conţine o sursă de putere pentru colector, una de putere mică pentru bază, cu posibilitate de măsurare a curentului, şi un convertor curent-tensiune pentru emitor. Totul este controlat de un DAC pe I2C, de la un PIC18F4455. PIC-ul măsoară curenţii cu ADC-ul intern. Un program pe care l-am scris în Visual Basic coordonează aparatul şi afişează curbele, permite să le salveze, încarce, compare, datele rezultate. Ăsta-i aparatul.

Oficial e pentru tranzistoare, diode, termistoare, rezistoare. Neoficial merge şi la triode. Din păcate doar pînă la 100V. D-asta scriu acest post, să vă arăt nişte caracteristici pe care le-am considerat mai interesante. Unele tuburi au fost duse mult peste datele de catalog, doar de dragul experimentului.

 

6С33С

Cu ambele filamente aprinse. E incredibil borcanul ăsta. 44mA/V, 830mA la doar 70V. Foarte interesantă strălucirea albastră care apare în regiunea de sarcină spaţială în timpul testării. Curba a ieşit foarte bine, ca la carte, seamănă tare bine cu legea lui Child.

 

Comparaţie 6AS7 şi 6C19П

Unii zic că două 6C19П fac cît o 6AS7. Îs chiar apropiate dacă ne uităm la curba de 0V. 6AS7 are panta mai mare. Dar e cam irelecant, că la 6C19П dispersia parametrilor este oricum mare.

 

1506

Cică ar fi varianta militară a lui ГУ-29. Conexiune triodă, cu anozii şi g2 în paralel. La doar 100V a putut fi dusă la 11W. Tracerul foloseşte două game de curent, şi se cam vede momentul de 15mA unde le comută. Peste 15mA rezoluţia este slabă, de 1mA.

 

5Ц4С

O diodă redresoare dusă muuult peste ce poate. Graficul este chiar interesant. Primul punct de discontinuitate apare pe la 240mA, adică exact cît zice foaia de catalog că ar fi curentul maxim. După acest punct rezistenţa internă scade!! Eu cred că fenomenul se datorează supraîncălzirii anodului, care prin radiaţie termică creşte temperatura catodului, rezultînd scăderea rezistenţei interne. Al doilea punct de discontinuitate apare cînd temperatura anodului devine prea mare, şi apare emisia secundară. Culmea, dioda nu a fost stricată în timpul testării. Dar menţinerea regimului de emisie secundară ar fi dus repede la distrugerea catodului. Am încercat să obţine o regiune de saturaţie, prin scăderea tensiunii de filament, dar nu am reuşit.

 

Pentoda PCL85 în conexiune triodă

Nimic spectaculos, doar că arată bine...

 

Filament PY88

Trasarea a fost făcută foarte lent, pentru ca tensiunea să poată urmări temperatura filamentului. Mi s-a părut interesantă comportarea de termistor, care tinde să ţină curentul constant în jurul valorii de 300mA pentru o gamă destul de largă de tensiuni de alimentare.

 

Ok, dacă mai are cineva fantezii legate de diferite configuraţii pentru diferite lămpi, pot să le testez, că nu-mi ia mult timp.

Mîine prezint proiectul. wish me luck!

[zbodeoc]

The best of luck!Nu stiu cum mai e cu sustinerea proiectelor dar poate ca un tab suplimentar numit VC (vacuum tube) adaugat ca functie inedita ar fi putut stirni oarece nostalgii, poate c-ar merita sa specifici ca pe tab-ul de FET se pot ridica si caracteristici pentru tuburi pina-n 100V...Si eu ma gindesc la asa ceva cu niste placi DAQ de la NI si Keithley...Felicitari oricum! Foarte frumos!

[Mikrosha]

@zbodeoc, mersi de feedback. Am băgat în prezentare şi o poză cu tracerul lîngă o 6С33С, un prof din comisie a zîmbit, probabil i-am trezit nişte amintiri. În mare, le-a plăcut, a mers bine şi prezentarea şi demonstraţia practică. Totuşi....Sfatul meu pentru cei ce vor să facă proiecte ambiţioase la licenţă, NU se merită. Dacă ai lucrat mai mult de o săptămînă la el, deja e exces de zel. Nota nu face mare diferenţă între complexitatea proiectelor. Dacă e ceva practic care cîntă, mişcă, zboară, merge, ocoleşte obstacole, e suficient. Un cod de 20 de linii poate asigura succes garantat. Hai că deja ne-am depărtat de la lămpi

[Kosmin]

Priveste partea plina a paharului, ai invatat multe si ti-ai facut o scula interesanta, necesara in laboratorul unui inginer.Daca ii mai umblii putin la sursa si urci tensiunile il vei adapta pt marea majoritate a tuburilor folosite pe aici.

[Mikrosha]

ai invatat multe si ti-ai facut o scula interesanta, necesara in laboratorul unui inginer.

Dap, am un ghiveci cu un ficus mic care stă foarte bine pe aparat. N-am învăţat nimic, doar am aplicat ce ştiam. Eu la proiectul meu nu măsor curentul de colector, ci doar de bază şi de emitor, şi pentru colector fac diferenţa. Ca să meargă la lămpi cu mai mult de 3 electrozi trebuie rezolvată o problemă căreia nu i-am găsit o rezolvare simplă. Şi anume, cum măsurăm curentul anodic. Adică cum ar veni, High Side Current Sensing. Cel mai simplu ar fi cu operaţional cu izolare, dar e scump. Altă idee ar fi ceva de genul LTC2433, dar nici ăsta nu ţine 300V. Ar fi interesat de văzut dacă merge făcută schema internă a lui LTC2433 cu componente discrete, practic cu alimentare separată, floating, a operaţionalului care să citească tensiunea pe şunt. Dacă vreau două astfel de blocuri, pentru g2 şi pentru anod, deja mai trebuie două alimentări din sursă, ambele cu masă flotantă.Un compromis ar fi măsurarea DOAR a curentului anodic. Astfel să zicem că anodul e la potenţial de 0V, unde conversia curent-tensiune se face foarte simplu. Ceilalţi electrozi sînt la tensiuni negative. Spre exemplu la o tetrodă dacă vrem 300V anod, 150V g2, -5V g1, atunci setăm catodul la -300V, g2 la -150V şi g1 la -305V.