【参赛】 用单片机做小工具--图示仪

不老神鸡

这个图示仪在我上次参赛的扫频仪之前就已经大致做出来了,因为看到能显示特性曲线后兴趣就转移去搞扫频仪了.所以一直是个不完善的东西.后来在与大家交流扫频仪制作的过程中一些朋友对该图示仪很感兴趣,我就想继续把这个东西完善了一下准备放上来与大家共享,但是去年由于事情太多有大半年根本没时间来搞,所以这个事就停下来了.一直到过年期间有时间重新开始,才有了这个初步完整的东西.
这个图示仪跟前面的扫频仪与标题一样都是小字辈的工具,不要把它与高大上的成品相比,只有基本测试显示小功率晶体管的特性功能,希望大家把它当成个玩具来玩.呵呵.
整机的图 :


呵呵,茶叶罐好东西啊.






整机的数字部分还是用STC(12C5A60S2)+LCD 的构架,键盘的结构和液晶显示模块与扫频仪一样.不过这里用的LCD是5V供电的.单片机用的是大DIP40 的,比扫频仪的贴片STC更好焊接,还可以用插座.

整机电路图,(还是手抄本).



单片机采用STC的12C5A60S2,5V版的.整个数字电路的供电是5V.液晶屏采用的是JLX177-006 TFT彩屏, 液晶屏像素128*160.与去年参赛的扫频仪是相同的.但注意是5V版的.单片机的P0端口和部分P2端口连接LCD.P2剩下的端口用于基极电流档的选择.两路PWM配置从P1.3和P1.4输出分别提供集电极电压和基极电流.三路A/D,两路从集电极电阻两端输入电压,用来得到集电极电流.另一路用于采集键盘电路.



模拟部分主要有集电极电压放大,基极电流产生,极性选择,A/D输入前端组成.
成品图示仪一般电路都比较复杂，因为供电部分要宽范围，Rc 电阻选择，基极电流选择等。
波段开关多，线路繁杂。我做这个图示仪首要目标就是要求简单，能简化就尽量简化，符合小工具的特点。所以Rc电阻我是外置的，测的时候自己找合适的阻值夹上，这样这块电路就省掉了。大家手上谁没有一把电阻，呵呵。另一个简化的就是电源，用一块升压板搞定所有供电。开始有点担心用升压电路干扰的问题，后实际使用后感觉还不错。

在图中PWM输出两路,一路是供集电极电压一路供基极电流.
集电极电压这路:单片机输出PWM 经U1 射随器，U2 极性选择，电压放大至功率放大到集电极电阻Rc 。
基极电流这路：单片机输出PWM 经U1 射随器，U3 极性选择，U3，U4，U7组成的V/I电路产生基极电流。
基极电流有8个档位，由CD4051 的9，10，11三脚选择。




电源部分比较简单，购买XL6009成品板，将板上的磁环线圈重绕，数据见图。
直接在板上改即可。

如图：





一些测试图：









明天继续.........

不老神鸡

发错地方了,请版主删了.

泗水之阳

漂亮，赞一个！！！

热尼亚

在这里做解惑答疑贴不错。

christian

楼主，有个建议，可否增加存储功能，比如测试20或者是一定数量的三极管，将三极管编号为1、2、3....），那么每个三极管在采样100个点的数据，如有（多少个点的数据）是基本相符，可以判断配对，那么最后显示哪几个三极管是配对的

0720

很复杂佩服你的动手能力

locky_z

这个图示仪的架构还可以优化，可以省掉很多反相运放。
1.用3电压驱动方式分别驱动B/C/E极，
  例如测PNP,将E通道设置成输出20V，C通道输出2V，B输出20～10V，这样等效于Vce=-18V,Vbe=0～-10V。
  如果测NPN管，将E通道设置输出2V，C通道输出20V，B通道输出2-10V，这样等效于Vce=18V, Vbe=0～+8V。
  这样做，关键是可以用单电源就行了，
  电流采样电阻RB/RC上的电压对地都是正的，直接用ADC采样就运行了，不用进行一次-1电压转换。并且省去-1放大器的增益校正。
  同样3个通道输出电压对地都是正的，也不必再需要转负电压了。这样使用36V的供电，被测管的Vce摆幅就有32-34V，而你原来电路如果用正负18V双电源供电，被测管Vce上摆幅最大只有16～18V，电源利用率低了1倍。



2.恒流源电路也改进一下，如图

SW3/SW4是双联开关，用于切换恒流/恒压输出。恒压模式是用于测FET管的。
另外，增加一个Vref,这样这个恒流源在单电源下，也能双向恒流输出了（这里双向恒流是有特定条件的，例如要输出负方向的电流，此时外面电路的电压必须是接高电压，以便从外面高电压电流灌进来。而测PNP管时，刚好此时管子的E极是接高电压的，因此刚好能满足这种使用条件。如果需要正方向的恒流，那么负载必须接低压，例如测NPN管，此时刚好E通道是只有2V）

实际上简化后，只需4个运放就行了，

不老神鸡

谢谢你的建议。在阿莫论坛早就拜读了你的帖子。在这方面做的非常细化。
我当时做这个工具主要是试着玩玩，目标定位就是测个小管子，考虑越简单越好，便于大家制作。所以外加DA片子没有考虑。当时手头用的单片机没有DA输出，只有2路PWM输出，精度也跟专用的DA不能比的。所以驱动方式上只采用两路方式在选择供电方式上。供电方式上也是费了一番心思。当找到XL6009模块后才确定下来。5-6元的东西，这么小的体积能提供一定功率的正负电源很符合简单的需要。

jiangjieke

这是肯定的，早投了！

locky_z

你的模拟部分可以大大简化的，这是我简化后的电路


我这里假设你的PWM DAC滤波后的电压是10V，B/C/E 3通道放大器的放大倍数是68/20+1=4.4倍，如果PWM DAC输出电压较低，修改放大器的放大倍数即可。
B通道放大器略微复杂一点，继电器J5控制这个通道是工作在恒流还是恒压输出模式。


需要测量的电压只有5个，分别是Vch/Vc/Vbh/Vb/Ve,
其中Vb和Vc分别是被测管集电极电压和基极电压，这两个电压都经过OP07缓冲提高输入电阻。
需要集电极电流，那么就是（Vch-Vc）/RC
需要基极电流，那么就是（Vbh-Vb）/RB
需要测量Vbe,就是Vb-Ve
需要测量Vce,就是Vc-Ve
关键这5个电压对地都是正的电压，不用再进行一次-1反相变换和极性选择，可以省去你几只运放和极性选择开关，并且也无需负电源，也无需ADC输入端的负压钳位。

但改用这个图的话，你的程序需要做较大改变，主要是测P管要做较大改变，例如测P型管时，需要先设置E通道输出36V，B/C通道输出参照E通道电压再减一个电压，例如Vce要-10V（以E极为参照点的话，P型管的Vce是负的），那么设置C通道输出为36-10=26V，此时Vc-Ve就是26-36=-10V。


这个只要单30～40V供电，
如果不需要测量大电流，可以将TDA2030直接换成LM358(或者LM324里面4个运放并联），这样也能达到30～100mA的测量范围。
如果不需要大电流，我建议RB/RC量程选择还是手工选择，用跳针选择量程。可以省下很大成本。

北方哥

投票结果出来了吗

不老神鸡

locky_z 发表于 2015-5-7 21:17
你的模拟部分可以大大简化的，这是我简化后的电路

谢谢，用你这个方案可考虑电源部分强悍点，整体体积大点，搞个大屏，用stm32做主控。大小管统测，就是个比较理想的东西了。呵呵。慢慢折腾吧。

mqxmzy01

好东西啊!!

gb5808

确实不错，学习