วิธีทดสอบรูปคลื่นของกระแสด้วยออสซิลโลสโคป
ออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมือที่ใช้กันมากที่สุดโดยวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ เมื่อผู้คนนึกถึงออสซิลโลสโคป พวกเขานึกถึงแรงดันทดสอบทันที แน่นอนว่าออสซิลโลสโคปหลายตัวสามารถทำการวิเคราะห์สเปกตรัมคร่าวๆ ได้ ฯลฯ แต่ออสซิลโลสโคปหลายตัวกังวลอย่างมากเกี่ยวกับตัวบ่งชี้หนึ่งที่วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์กังวลเกี่ยวกับ - - กระแสไฟฟ้าไม่สามารถทดสอบได้ ในการวิเคราะห์และการตรวจสอบบางอย่าง ไม่เพียงแต่จำเป็นต้องทดสอบแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น แต่บางครั้งจำเป็นต้องทดสอบกระแสไฟฟ้าด้วย ในปัจจุบัน ออสซิลโลสโคประดับไฮเอนด์บางรุ่นสามารถทดสอบกระแสได้ แต่จำเป็นต้องซื้อโพรบกระแสที่ใช้งานแยกต่างหาก เมื่อเอ่ยถึงคำว่า active ก็หมายความว่า ราคาค่อนข้างสูง ใช่ครับ ค่าใช้จ่ายในการซื้อ active current probe ก็เกือบพอๆ กับการซื้อออสซิลโลสโคประดับกลางบางยี่ห้อ ดังนั้น นี่จึงไม่ใช่อุปกรณ์ที่ "รวย" ที่ บริษัทเล็กๆ ธรรมดาๆ ก็สามารถซื้อได้
เมื่อพูดถึงการทดสอบในปัจจุบัน บางคนอาจพูดว่า มัลติมิเตอร์วัดไม่ได้ใช่ไหม แน่นอนว่ามัลติมิเตอร์สามารถวัดกระแสไฟฟ้าในช่วงเวลาหนึ่งได้ แต่มีปัญหาหลายประการ: 1. เนื่องจากความเร็วในการตอบสนองของมัลติมิเตอร์ช้า (โดยปกติจะอยู่ที่ระดับหลายร้อย mS) ;2. มัลติมิเตอร์ไม่สามารถบันทึกผลการทดสอบในระยะยาวได้ เมตรที่ดีกว่าสามารถบันทึกค่าสูงสุดและต่ำสุดได้ ฯลฯ 3. สิ่งที่สำคัญที่สุดคือมัลติมิเตอร์ไม่สามารถมองเห็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบันได้ หลายครั้งที่เราต้องการเห็นคือกระบวนการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น ไม่ใช่แค่ผลลัพธ์เท่านั้น เราต้องการทราบว่าเมื่อใดที่ความเสียหายของกระแสไฟเกินของทรานซิสเตอร์มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นมากที่สุด แทนที่จะเห็นแค่การสูบบุหรี่ของทรานซิสเตอร์
เป็นไปไม่ได้ไหมที่จะใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อดูกระบวนการเปลี่ยนแปลงของกระแสโดยไม่ต้องใช้หัววัดกระแสที่มีราคาแพง? ที่จริงแล้วเรายังสามารถหาวิธีแก้ปัญหาได้ด้วยการเปลี่ยนความคิดของเรา จริงๆ แล้ววิธีนี้ง่ายมาก นั่นคือ I=V/R ซึ่งเราเรียนในวิชาฟิสิกส์มัธยมต้น ฉันกำลังร้องไห้. โปรดทราบว่า V ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าที่จุดใดจุดหนึ่ง แต่เป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุด นี่คือกุญแจสำคัญ และยังเป็นจุดที่ผู้เริ่มต้นบางคนมักจะตกอยู่ในความเข้าใจผิดอีกด้วย หากคุณใช้การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า ณ จุดหนึ่งเพื่อคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงของกระแส คุณมักจะทำผิดพลาด ใช่ เราจะเห็นสิ่งนี้ได้จากตัวอย่างการทดสอบในภายหลัง
วิธีการเฉพาะ:
วิธีการเฉพาะของวิธีนี้คือ: ใช้โพรบสองตัวเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้า V1 และ V2 ที่ปลายทั้งสองของความต้านทาน (แน่นอนว่าอาจเป็นส่วนของเส้นตรงก็ได้ โดยมีเงื่อนไขว่าความต้านทานของเส้นส่วนนี้มีขนาดใหญ่พอที่จะ สร้างความต่างศักย์ที่เหมาะสมที่ปลายทั้งสองข้าง) จากนั้นใช้ฟังก์ชันการคำนวณของออสซิลโลสโคปเพื่อคำนวณ △V=V1-V2 แบบเรียลไทม์ และ I=△V/R ตราบใดที่สภาพแวดล้อมไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมาก เราสามารถคิดได้ว่า R นั้นไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนด้วย △V มันเปลี่ยนเชิงเส้น ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงใน △V จึงสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงของกระแส ลองใช้ตัวอย่างเพื่อตรวจสอบว่าวิธีนี้เป็นไปได้หรือไม่
ตัวอย่างการยืนยัน:
ออสซิลโลสโคปจะทดสอบการเปลี่ยนแปลงแรงดันและกระแสระหว่างเดรนและแหล่งที่มาของท่อ MOS บน PCB ในขณะที่เปิดเครื่อง รูปคลื่นสีน้ำตาลคือแรงดันแหล่งจ่าย Vs รูปคลื่นสีม่วงคือแรงดันเดรน Vd และรูปคลื่นสีเหลืองมีขนาดเล็กกว่า รูปคลื่นหยาบคือแรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งเดรน △Vsd =Vs-Vd คำนวณผ่านฟังก์ชันการคำนวณของออสซิลโลสโคป (ในตัวอย่างนี้ ช่อง C1 วัด Vs และช่อง C2 วัด Vd ดังนั้นการตั้งค่าการคำนวณเฉพาะจะแสดงใน รูปที่ 2 ค1-C2); รูปคลื่นสีเขียวคือค่า Isd กระแสเดรน-ซอร์สที่วัดด้วยโพรบกระแสที่ใช้งานอยู่ จากการเปรียบเทียบรูปคลื่นของ Isd และ △Vsd จะเห็นได้ว่ากระบวนการเปลี่ยนแปลงมีความใกล้เคียงกันมาก วัดด้วยโพรบกระแสที่ใช้งานอยู่ ค่าสูงสุดของ Isd คือประมาณ 3.6A; ค่าพีค △Vsd ที่คำนวณได้คือประมาณ 0.43V และความต้านทานของเส้นที่วัดด้วยมัลติมิเตอร์คือประมาณ 0.15? ดังนั้นค่าพีคปัจจุบันที่ได้รับจากวิธีความต่างศักย์มีค่าประมาณ {{ 16}}.43V/0.15?=2.87A ซึ่งแตกต่างจากผลลัพธ์ของการทดสอบโพรบปัจจุบันที่ใช้งานอยู่ แน่นอนว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับความต้านทานออนของหลอด MOS ในสถานะต่างๆ ข้อผิดพลาดของออสซิลโลสโคป โพรบแบบพาสซีฟ และมัลติมิเตอร์ ฯลฯ แต่ใช้วิธีนี้เพื่อทดสอบกระแสที่เรากังวลมากที่สุด กระบวนการเปลี่ยนแปลงเป็นไปได้อย่างสมบูรณ์ จากการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า เราสามารถรู้ได้คร่าวๆ ว่าเมื่อใดที่ท่อ MOS มีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายมากที่สุด จึงเป็นพื้นฐานสำหรับการดำเนินการมาตรการที่ถูกต้อง
เมื่อเห็นสิ่งนี้ วิศวกรผู้มีประสบการณ์อาจถามคำถาม: จะแก้ไขอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป CMRR ได้อย่างไร เมื่อใช้โพรบธรรมดาในการทดสอบ ปัญหานี้มีอยู่จริงแต่อย่างที่เรากล่าวไปก่อนหน้านี้จุดประสงค์หลักของวิธีนี้คือเพื่อให้เราเห็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงของกระแสภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ความแม่นยำของค่ากระแสเฉพาะที่ทดสอบโดยวิธีนี้ไม่แน่นอน แม่นยำพอๆ กับโพรบกระแสที่ใช้งานเฉพาะทาง (หากวิธีการฟรีนี้สามารถแก้ปัญหามูลค่าหลายหมื่นดอลลาร์ได้อย่างสมบูรณ์) โพรบกระแสที่ใช้งานอยู่จะไม่ถูกจำหน่ายอีกต่อไปในอนาคต แน่นอน หากคุณบังเอิญอ่านบทความนี้และแก้ไขกรณีที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขก่อนหน้านี้ในวันหนึ่งโดยการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน คุณอาจชักชวนเจ้านายของคุณให้ดื่มน้อยลงสองขวดและซื้อเครื่องสอบสวนปัจจุบัน^_^); และเพื่อแก้ปัญหา CMRR คุณต้องใช้โพรบดิฟเฟอเรนเชียลแบบแอคทีฟ ราคาของสิ่งนี้เทียบได้กับราคาของโพรบในปัจจุบัน ในกรณีนี้ เราจะไม่บรรลุเป้าหมายในการไม่ใช้จ่ายเงิน^_ ^; อย่างไรก็ตาม Vs-Vd มีข้อได้เปรียบในการกำจัดสัญญาณรบกวนบางส่วน
