Forum

Einloggen | Registrieren | RSS  

der olle Michi(R)

im Norden,
05.11.2019,
09:27
 

Kennlinienschreiber ohne "uC", aber halbautomatisch? (Bauelemente)

Moin zusammen,

bevor mein "Hobby-Labor" wieder in die Vollen gehen kann, muss ich meine mittlerweile gefühlten >= 2000 Kleinsignal-Halbleiter durchforsten und auf Tauglichkeit/Funktion prüfen.
Das Problem ist, dass ein guter Teil davon gebraucht (=ausgelötet) oder auch mit Hersteller-spezifischen Bezeichnungen (z.B. HP) oder sogar unbeschriftet daherkommt. Ich brauche eine Lösung, die mir einigermaßen schnelle (und aussagekräftige) Ergebnisse zur Beurteilung liefert.

Die üblichen Verdächtigen wie HAMEG, HP (Röhre), aus dem ELKO-Forum u.a. kenne ich bereits, vielleicht aber auch nicht alle? Der 71er Funkschau-Schreiber (drei Dutzend Transistoren + Dioden) war ja ganz nett für die damalige Zeit, aber ein wenig moderner darf es schon sein. Allerdings schließe ich generell uC-Lösungen (Arduino und wie sie alle heißen mögen) aus. Damit habe ich überhaupt nichts "an der Backe" :-(

Es existiert ein gutes Sortiment an CMOS-ICs und OPs, die sicherlich für eine Art "Halbautomatik" im Zusammenhang mit dem KaOs = Oszi geeignet ist und ausreichen.
_____

Prinzipiell brauche ich dazu zwei stufig schaltbare Stromquellen und einen Rampengenerator /Dreieck neben einer Ablaufsteurung, also Trivial-Elektronik.
Als I-Tüpfelchen/Option wäre eine log. Analog-Anzeige für den Stromverstärkungsfaktor wirklich schön ;-)
Hat von euch jemand noch "fertige" Schaltungsvorschläge/Links für eine solche Lösung (zwischen dem 71er Funkschau-Schreiber und uC)?

NEBENBEI: Neu kaufen kommt wirklich nicht in Frage bei dem Bestand an Teilen... Außerdem will ich ein wenig Spaß am Hobby haben :-P

--
Grüße
Michael

der olle Michi(R)

im Norden,
29.11.2019,
09:30
(editiert von der olle Michi
am 06.12.2019 um 22:07)


@ der olle Michi

Es wird ein wenig nostalgisch... :-)

Nur kurz wegen Zeitmangel:

Der Sägezahn zur Steuerung der Uce wird aus dem 555 generiert. Verstärker - in Ermangelung eines Leistungs-OPV wie L165 - anstelle einer diskreten Lösung wird ein TBA800 sein. Davon habe ich noch genügend rumliegen und die Daten ( 30V 1,5A) reichen auch locker.
Schaltbild folgt dann.

EDIT 06.12.:
Ihr müsst euch noch ein wenig gedulden, bin mitten im Umzug... :-(

--
Grüße
Michael

Waldi(R)

Bayern,
17.11.2019,
13:19

@ der olle Michi

Kennlinienschreiber: Aufbereitung B-Konstantstrom

» Ich selbst plane keine gerootete Platine, Lochraster muss reichen. Mit
» Platinenfertigung hapert's bei mir etwas ... ;-)

Mit Sprint-Layout funktioniert das gut. Ist einfach in der Bedienung.
Platinensoftware Igl, wo allgegenwärtig zum Einsatz kommt, ist zu aufwendig, setzt viel Lernprozesse voraus uvm.;
Wenn man nicht darüber bleiben kann, den Kopf mit wichtigeren Dingen voll hat, ist eh die Katz` verreckt.

--
Gruß Waldi

der olle Michi(R)

im Norden,
17.11.2019,
11:08
(editiert von der olle Michi
am 17.11.2019 um 15:10)


@ Waldi

Kennlinienschreiber: Aufbereitung B-Konstantstrom

» ein Aufwand, hätte ich nicht gedacht!
» Bis auf den MCxxxxxx hätte ich alles an Bauteilen auf Halde.
» Wenn entgültige Schaltung freigegeben, würde ich mir das "Projekt" von Dir
» schon mal interessehalber zusammen bauen., mit Platine.

Hi, ganz kurz:
Der Aufwand ist teils der gewünschten Exaktheit und teils der bequemen und sicheren Bedienung geschuldet.
Ich selbst plane keine gerootete Platine, Lochraster muss reichen. Mit Platinenfertigung hapert's bei mir etwas ... ;-)

Den MC14174 kann man vielleicht ersetzen, muss mal suchen. Heute gibt es alles in HC, jedoch weiß ich momentan nicht, ob ein anderes 6-fach D-FF in normalem CMOS erhältlich ist. sonst kann man auch 2 ICs mit je 4 D-FFs nehmen... Ich gucke mal.

EDIT: Übertragungsfehler beseitigt :-)

--
Grüße
Michael

Waldi(R)

Bayern,
17.11.2019,
10:53
(editiert von Waldi
am 17.11.2019 um 10:57)


@ der olle Michi

Kennlinienschreiber: Aufbereitung B-Konstantstrom

Moin Michael,

ein Aufwand, hätte ich nicht gedacht!
Bis auf den MCxxxxxx hätte ich alles an Bauteilen auf Halde.

Wenn entgültige Schaltung freigegeben, würde ich mir das "Projekt" von Dir schon mal interessehalber zusammen bauen., mit Platine.

Schönen Sonntag auch Dir

--
Gruß Waldi

der olle Michi(R)

im Norden,
16.11.2019,
22:45

@ Waldi

Kennlinienschreiber: Aufbereitung B-Konstantstrom

» Freue mich schon wenn die entgültige Schaltung steht.
Wieder mal einen Schritt weiter....



Ich beginne mal mit dem unteren Teil bis zu den 5 D-FliFlops:
Eine ganz einfache Auswahlschaltung mit 5 gegenseitig auslösenden Tasten T1 bis T5. Über sie wähle ich einen der 5 Messbereiche (mit jeweils 5 aufeinanderfolgenden Kennlinien) aus.

In der Mitte das Herzstück (Zähler 4017), der die Analogschalter nacheinander ansteuert. Ich bitte zeichnungstechnisch um Nachsicht; in LTspice hat man nicht soo viele Möglichkeiten und 9 einzelne Leitungen tragen nur zur Verwirrung bei,

Da ich keinen passenden vorsetzbaren Zähler in der Bastelkiste gefunden habe (wahrscheinlich beim Hobbybastler auch selten anzutreffen) und dieser dann womöglich noch eine Dekoder erfordert, greife ich zu einem kleinen Trick (nicht nur Elektor-Entwickler können das... :-P )
Die Lösung besteht darin, dass der Zähler 4017 (Dekaden-Z. mit 10 dekodierten Ausgängen) ganz normal von A bis Z durchzählt. Auch die Analaogschalter bekommen diese Befehle, leiten das Steuersignal an die K.S.Q. und alle tun das ihnen Aufgetragene. Da ich aber von den gesamt 9 verfügbaren B-Strömen nachher nur 5 auf dem Schirm haben möchte, blende ich einfach die nicht benötigten Stromstufen (jeweils 4) in der K.S.Q. aus. Zähler usw. zählt weiter seine 9 Positionen durch, aber hinten dran werden von den 9en vier geblockt, d.h., dass die K.S.Q. dann keinen B-Strom erzeugt.
Das passiert mit den "wired ORs" aus so einigen Dioden und dann noch ein paar Gattern. Man könnte auch ICs für die wired ORs nehmen... (wenn man hat)
Der 4017 hat auch einen "Q0"-Ausgang, der hier nicht benutzt wird. Grund ist, dass der Zähler nach dem kompletten Durchlauf eines Kennlinienfeldes vom Rampengenerator resettet wird und in Folge der Q0 logisch "1" ist. So würde dann ständig ein -wenn auch geringer- Strom durch den Prüfling fließen.

Als nächste Teilgruppe folgt der Rampengenrator (Sägezahn) für die Kollektor-Spannung, den ich leider auch nicht aus der Elektor nehmen möchte. Dort in der Schaltung läuft eine dreieckige Rampe, die die Kennlinien "doppelt" abfährt; will ich nicht, um gerade bei kleinen Leistungtransitoren wegen der thermischen Beanspruchung optimal nur einen einzigen Lauf haben möchte. Da wird dann auch wieder einmal der berühmte und beliebte lilafarbene 555 in CMOS eingesetzt. ;-)

Ich bitte jetzt schon mal ganz herzlich um das NICHT-Kopieren des Schaltbiids und meines Orig.-Textes in jeden Beitrag, egal von wem auch immer !!! Also benutzt bitte die Entf.-Taste und zitiert nur DAS ALLERNÖTIGSTE, wenn überhaupt.

Sodann allen einen schönen Sonntag.

--
Grüße
Michael

der olle Michi(R)

im Norden,
12.11.2019,
09:52
(editiert von der olle Michi
am 14.11.2019 um 08:55)


@ Waldi

Kennlinienschreiber: Aufbereitung B-Konstantstrom

...
» Wäre da total überfordert, hinsichtlich etwas zu bewerkstelligen -
» Freue mich schon wenn die entgültige Schaltung steht....

Einfach gucken, mit den Augen klauen und Einzelgruppen sinnvoll zusammensetzen... ;-)

--
Grüße
Michael

Waldi(R)

Bayern,
12.11.2019,
06:13
(editiert von Waldi
am 12.11.2019 um 12:34)


@ der olle Michi

Kennlinienschreiber: Aufbereitung B-Konstantstrom

Moin Michael,

alle Achtung!
Wäre da total überfordert, hinsichtlich etwas zu bewerkstelligen -
Freue mich schon wenn die entgültige Schaltung steht.

--
Gruß Waldi

der olle Michi(R)

im Norden,
12.11.2019,
00:02

@ Waldi

Kennlinienschreiber: Aufbereitung B-Konstantstrom

So, nun geht es weiter; zunächst die Schaltung. Bauteilewerte sind noch nicht alle und endgültig drin; die gibt's erst. wenn der Test auf dem Labortisch durch ist.



Ich habe gerechnet - und wie vorher schon befürchtet - es musste ein Impedanzwandler hinein. Sonst wäre die "mühsam" erzeugte Steuerspannung für die K.S.Q. bei den höheren Stromwerten unter der Last zusammengebrochen.

Da ja auch PNP gemessen werden sollen, muss die KSQ in dem Fall die gleichen Steuer-Spannungen, aber eben mit umgekehrten Vorzeichen bekommen. Dafür sorgt der Subtrahierer, den ich noch eingefügt habe.
Er generiert bei NPN positive und bei PNP negative Spannungen für die KSQ, die dann ihrerseits daraus entsprechende Basisströme erzeugt.

Im nächsten Schritt folgt die Zählmimik, die die fünf aufeinanderfolgenden Spannungen für die KSQ auswählt.

--
Grüße
Michael

der olle Michi(R)

im Norden,
11.11.2019,
23:16

@ Hartwig

Kennlinienschreiber ohne "uC", aber halbautomatisch?

....
» Der Fehler bei
» 10ms Meßzeit liegt aber wohl noch unter 5%. Mit den 10ms bist Du also bei
» 1A bei den TO3-Typen relativ sicher.

Hallo Hartwig,
schön. Dann kann ich das wie geplant wirklich in die Realität umsetzen; danke für dein Engagement.
Noch härtere Tests wollte ich eh nicht machen; diese TO-3 Transen sind wohl das obere Extrem.

So, nun muss ich noch Waldi zufriedenstellen, der nächste "Akt" kommt jetzt gleich.

--
Grüße
Michael

Hartwig(R)

11.11.2019,
15:17

@ der olle Michi

Kennlinienschreiber ohne "uC", aber halbautomatisch?

Hallo,
» deswegen soll das ganze ja auch nur gut 10ms dauern ("one shot" von 4
» Linien) und der Ic auf ca. 1A begrenzt werden. Bei einer zu erwartenden
» Stromverstärkung von 50 (2N3771) und max 100 (2N3055) ist bei Ib von 3mA,
» spätestens 10mA Schluss mit luschtig (@ Uce max = 10V) ... Spätestens dann
» sind die Kurven im Speicher vom KaOs

ok, das mag gehen, daher habe ich das mal eben getestet (härter als in Deinem Konzept):
Pulsgenerator mit +10V Ausgang / 50 Ohm, alle 1s ein Doppelpuls 10ms on - 2ms off - 10ms on; Anstiegszeit ~2ms)
Transistoren 2N3055/BD130 und 2N3771
Basisvorwiderstand 1k, Kollektorwiderstand 22 Ohm, Labornetzteil am Kollektorwiderstand, Messungen bei 10-40V.

Die gegebene Dimensionierung zeigte (mit geringen Anpassungen der Ansteuerung durch den Vorwiderstand) bei allen getesteten Transitoren (5) ein ß im Bereich um 100, kein wirklicher Unterschied zwischen 2N3055 und 2N3771 feststellbar, was auch etwa den Datenblättern entspricht (ß bei ~1A)
Die relativ lange Signalanstiegszeit wählte ich, um keine parasitären Effekte als "overshoot" zu bekommen. Der Effekt war am 1. Impuls des Paares gut zu sehen und setzte sich auf dem 2. Impuls nach der 2ms-Pause fort.
Ich habe dann beim Ube über 10ms einen Abfall von etwa ~10mV messen können (Uc~10V@1A), ~20mV bei Uc~20V@1A). Das das nach Korrektur der leichten Dachschräge des Generators. Die Kollektorspannung änderste sich nicht sichtbar. Die Änderung der Ube könnte vielleicht auf den Einfluß der Erwärmung hindeuten (~ 5° bei 10W über 10ms). Da der Wärmewiderstand zwischen Chip und Gehäuse zwischen 1-1,5 ° / W liegt, könnte das passen, allerdings geht da noch das dynamische Verhalten ein, und das kenne ich nicht. Es bleibt also bei einer Schätzung und Vermutung. Der Fehler bei 10ms Meßzeit liegt aber wohl noch unter 5%. Mit den 10ms bist Du also bei 1A bei den TO3-Typen relativ sicher.

Grüße
Hartwig

der olle Michi(R)

im Norden,
10.11.2019,
10:36
(editiert von der olle Michi
am 10.11.2019 um 11:37)


@ Waldi

Kennlinienschreiber ohne "uC", aber halbautomatisch?

So, Waldi und Mitleser, lange genug gewartet. Ich bin alllerdings noch nicht so weit wie ich dachte.
Ich muss erst noch die Bestände an CMOS durchforschen, um den richtigen Zähler usw (s. Bild) auszuwählen




Soweit irgend möglich, verwende ich Standard-Teile (und die ich vorrätig habe)

Erzeugung der Strombereiche:
Eine Spannungsteilerkette erzeugt die gewünschten Abstufungen in 10dB-Schritten.
Die erreichbare Genauigkeit der Prüfströme liegt irgendwo in der Nähe der Widerstands-Toleranzen, mal ohne große Rechnerei. Also je nach Bestückung 5% oder besser.
Frage wird aufkommen: WOHER bekomme ich die krummen 3,16 31,6 316 usw. -Widerstände?? Einfach aus Parallelschaltung von 33R und 560R oder Brucht./Vielfaches davon, das passt recht genau.

KSQ:
Kritisch ist die Stromquelle im 3- und 1uA-Bereich, weil der CA3140 einen typischen Offset 2-5 mV hat. Es wird sich zeigen, ob man den mit dem Offset-Abgleich gut wegbekommt.
Die KSQ liefert bis zu max. +/- 10mA an den Transistor.

Zähler / Auswahl des Ib-Bereichs
Mit der Auswahl eines der 5 Bereiche gebe ich der Zählermimik die Aufgabe, genau die gewünschten "Ströme" - 5 aufeinander folgende - anzufahren.
Die Transmission-Gates (4016/4066) sprich Analogschalter reichen dann die jeweilige Spannung an die KSQ durch, die daraus für den Messzyklus dem Transistor den Basisstrom einprägt (unabhängig von Emitterwiderständen und deren Spannungsabfall) :-)

EDIT:
Die R10-R14 außer R12 müssen wohl größer gewählt werden, so ca. 50K. Sonst wird die Sp.-Teilerkette besonders beim Abgriff der höheren Spannungen (für 1, 3 und 10 mA) zu stark belastet. Alternativ wäre ein Spannungsfolger zwischenzuschalten, jedoch habe ich dann zwei Male mit dem Offset zu kämpfen. Muss rechnen und testen...

Demnächst mehr...

--
Grüße
Michael

Waldi(R)

Bayern,
09.11.2019,
14:33
(editiert von Waldi
am 09.11.2019 um 14:34)


@ der olle Michi

Kennlinienschreiber ohne "uC", aber halbautomatisch?

» Ich werde heute oder morgen mal meine Idee der B-Stromerzeugung verbreiten
» (Waldi wartet schon drauf ;-) ). Damit werd ich dann ein Kurvenfeld von 5
» EXAKT (niedr. %-Bereich) definierten B-Strömen (gesamt umfasst das von 1uA
» bis 3mA oder gar 10mA) darstellen können.


Bin schon gespannt.

In dem Buch
H. Fricke, Das Arbeiten mit Elektronenstrahl Oszilloskopen, Band2

eine Schaltung gesehen.




Habe noch das Buch
Beerens/Kerkhofs 101 Versuche mit dem Oszilloskop

Hier ist jedoch ein Treppenspannungsgenerator wie weitere Generatoren erforderlich

--
Gruß Waldi

der olle Michi(R)

im Norden,
09.11.2019,
13:59

@ olit

Kennlinienschreiber ohne "uC", aber halbautomatisch?

» Darum habe ich die Schaltung mal gestestet. Wie die Treppenspannung
» entsteht durchschaue ich immer noch nicht richtig, aber es funktioniert.
» Ich habe mal zwei BC547 damit oszillografiert. Mit zwei verschiedenen
» Oszilloskopen. Allerdings wird die Kurve Seitenverkehrt angezeigt.
» Lings mit einem ß610 und rechts mit ß280.


Vielen Dank für deine Mühe, das Ding mal aufzubauen und den Funktions"umfang" zu zeigen. Ja, es können leider nur NPN getestet werden, für PNP müsste man ein zweites Exemplar basteln.
Die Basisströme sind alle andere als spezifiziert; also kann man nicht wirklich Schlüsse daraus ziehen, außer dem, dass die Transe etwas verstärkt.
Das Darstellungsproblem (L/R) hat der Author in seiner Beschreibung angesprochen; ist nicht ohne weiteres zu ändern.

Ich will mich auch nicht weiter in der Tiefe mit den Einzelheiten befassen, ist ja im Orig.-Link nachzulesen.

» Ob man die Schaltung benötigt? Ich brach sie nicht.
Nein, ich jedenfalls auch nicht, weil das Ergebnis keinesfalls aussagekräftig ist. Dafür haben wir sie nun das VIERTE Mal auf unserem Bildschirm :-(
______

Ich werde heute oder morgen mal meine Idee der B-Stromerzeugung verbreiten (Waldi wartet schon drauf ;-) ). Damit werd ich dann ein Kurvenfeld von 5 EXAKT (niedr. %-Bereich) definierten B-Strömen (gesamt umfasst das von 1uA bis 3mA oder gar 10mA) darstellen können.

--
Grüße
Michael

olit(R)

E-Mail

Berlin,
09.11.2019,
12:38
(editiert von olit
am 10.11.2019 um 11:20)


@ JBE

Kennlinienschreiber ohne "uC", aber halbautomatisch?

»
Interessant! Aber die Funktion konnte ich nicht durchschauen.
Darum habe ich die Schaltung mal gestestet. Wie die Treppenspannung entsteht durchschaue ich immer noch nicht richtig, aber es funktioniert.
Ich habe mal zwei BC547 damit oszillografiert. Mit zwei verschiedenen Oszilloskopen. Allerdings wird die Kurve Seitenverkehrt angezeigt.
Lings mit einem ß610 und rechts mit ß280.
Ob man die Schaltung benötigt? Ich brach sie nicht.
edit.:
Unterdessen habe ich den Treppengenerator kapiert. ;-)

der olle Michi(R)

im Norden,
08.11.2019,
19:31

@ Waldi

Kennlinienschreiber ohne "uC", aber halbautomatisch?

» bei diesen teils angegeben Genauigkeiten spielen mehrere Faktoren eine
» Rolle, wie von Hartwig schon angemerkt, um in dieser Liga "mitbasteln" zu
» können.
Ich verstehe jatzt nicht, was du damit genau meinst. Ich finde, dass ein I-b mit 10 Bit Auflösung (=1024) generiert einfach mit Kanonen auf Spatzen vergleichbar ist.

Der Elektor-Entwurf mscht dss ganz simpel mit dem Ausgang eines CMOS-Zählers (ca. 5,5V), die über einen definierten R den Basisstrom einprägen. Dort (B-E) mögen 0,6-0,7 V abfallen. Der Abfall am Mess-R (1R) ist abhängig vom I-e, der bei 0,4A begrenzt wird. Also kommen im ungünstigsten Fall nochmal 400mV dazu.
Das könnte man über die Vorwiderstände ein wenig ausgleichen (mit gewissem Restfehler) ODER ich baue um und messe grundsätzlich am C-Anschluss.


» Hast Du eventuell schon einen Schaltplan bei der Hand, wo nachbaufähig ist?
Dieser Teil -Prüfstrom-Erzeugung- samt Auswahl der Ströme per Drucktaster kommt jetzt am WE. Der Rest dann spater, wie's die Zeit erlaubt.

--
Grüße
Michael