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普及常识:如何测量器件(电路)的伏安特征

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 楼主 | 2020-8-8 20:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-8 20:33 编辑

在下面帖子里出现的测量方法,有些同志是大惑不解,感觉很迷茫,所以有必要花5分钟时间普及常识。


https://bbs.21ic.com/icview-3002246-1-1.html


器件或电路的伏安特征,电工有两种获取方法,一种是看datasheet,由半导体厂家提供的各种曲线,另一种方法是自己测量。


关于如何测量,实际问题是超级复杂,远比想象中的简单。
例如要保证测量结果的可靠性,前提条件是保证所测的器件要【稳定】,稳定压倒一切,否则测量结果不可信。
稳定有两种,一种是【热稳定问题】,要防止热逃逸或者温度改变器件的工作点。所以很多高级仪器是使用脉冲法测量晶体管的伏安特性的,脉冲特别短,不易发热。
第二种稳定是【频率稳定】,如果出现了闭环及其自激,这种不稳定可能会导致出现双值点,这个问题可以通过选择合适的终端阻抗来避免。



确保系统稳定的前提下,如何测量伏安特征呢?


第一种方法,用电压源扫描,原理如下图:


711625f2e99439a191.png




电压上下移动,如果给人做CT一样,上下扫描一遍,可探知未知器件或电路的伏安特征。
假设测量的是个电阻,蓝色的电阻伏安特征曲线和紫线的交点,一一记录并显示出来即可。
120025f2e998af2e46.png






第二种方法,使用电流源扫描:



965325f2e9a59539ab.png




所谓的电流源就是电压源串个大电阻(和器件电阻相比)。



第三种方法是电压源串一可调电阻,改变电阻值,曲线上面一点不动,其余部分绕该点绕动。


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第四种方法,电阻R不变,电源电压可调:


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 楼主 | 2020-8-8 20:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-8 20:51 编辑

测量电阻之类的单调特征曲线,四种方法都可以。


但是如果是非单调曲线,就必须选择合适的测量方法了。
如下图所示,采用第二种方法肯定是不行了,其它的电压扫描法等都可以用,确保只相较于一点。

500115f2e9df79e15e.png







现在来看看施密特电路的VTC测量方法:



687225f2e9bf25d748.png




和上面的四种方法做对比,可知采用的方法类似于方法四!!!





如果是真的有迟滞特性,大家可以想想,上面四种方法是不是都没用了???


794785f2e9ee13dfde.png


要想测量这种器件的伏安特性,是超级困难的,


有人用三角波,轻轻松松测量到了施密特触发器的特征曲线:


418995f2e9f727887c.png



如果你能轻松测量出迟滞特性曲线,那测量者的水平是超级高了。




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 楼主 | 2020-8-8 20:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-8 20:57 编辑


当然了,这里说的是连续扫描法,还有个最原始的逐点法,逐点法太慢,但是可以绘出任何静态特征。





最后,重要的事情说三遍:


这里的测量是静态特征

这里的测量是静态特征

这里的测量是静态特征


不要瞎扯什么相图、平衡点,拜托!!!



777955f2ea10711cd3.png
不把说这个话的送到华为全球顶级天才少年推荐,可惜了!!


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 楼主 | 2020-8-8 21:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-8 21:19 编辑

说到华为全球天才少年的选取,四个人居然有三个是华科的,让老夫就诧异不解了。

华科虽然牛B,但在中国还排不进前五!!!毕业生再牛比,也有清华北大能技高一筹压制他的。

56665f2ea578ccdce.png





后来看到这个新闻,老夫立马明白为什么了------------这是中国超级普遍的近亲繁殖



700165f2ea2ad08228.png



这个叫秦通的好尴尬,之所以当选,是为了避嫌-------如果四个天才少年全是华科的,怕人家说闲话。


500015f2ea62430390.png






为抑制近亲繁殖,教育部限制高校的本校毕业生留校的比例。但是企业可以随意搞,无所谓。




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| 2020-8-8 22:13 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2020-8-8 21:05
说到华为全球天才少年的选取,四个人居然有三个是华科的,让老夫就诧异不解了。

华科虽然牛B,但在中国还 ...

中国特色。。。。。

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 楼主 | 2020-8-9 08:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-9 09:28 编辑



按照这个关系网,以后就说华为公司是华科创办的;或者说华科是华为旗下的学校。


当然了,和非诚勿扰一样,希望天才少年不要成了华科专场,其它学校诸如清华北大复旦也办一场。

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| 2020-8-9 10:01 | 显示全部楼层
谢谢的你的回复。讲的东西,基本能看懂。

你在帖子中,讲的是单端口网络器件的伏安特性测量方法。

对于施密特触发器这种双端口电路,单端口网络器件的伏安特性测量方法可以借鉴,但是不能直接适用。

记得在一个帖子你提到双端口电路的H参数模型。施密特触发器应该是适用这个模型。
(这个我也不是很确定,如果其它参数模型更合适,请指出来。)

在输入端口A加电压源,在输出端口B加电流源。

教科书中,这个电压源与电流源是完全独立的。

即使是其它参数模型,A端口和B端口的源也都是相互独立的。

在你给出的施密特触发器传输特性测量电路中,实际上把A端口和B端口的源通过上面的加法器做了某种联系。也就是A端口和B端口的源不是完全独立的。

这该怎么解释?

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| 2020-8-9 12:37 | 显示全部楼层
https://bbs.21ic.com/icview-3005518-1-1.html

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 楼主 | 2020-8-9 15:57 | 显示全部楼层
eyuge2 发表于 2020-8-9 10:01
谢谢的你的回复。讲的东西,基本能看懂。

你在帖子中,讲的是单端口网络器件的伏安特性测量方法。



大脑不够灵活,做学问是做不动,只有勤奋铁定是不够的。


x与y独不独立,影响下面两个图的等价性吗?
是不是一个意思?

171725f2fac500b9e1.png





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| 2020-8-9 17:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 eyuge2 于 2020-8-9 17:37 编辑
xukun977 发表于 2020-8-9 15:57
大脑不够灵活,做学问是做不动,只有勤奋铁定是不够的。

不影响是好事情。那你就把上面的加法器电路去掉呗,反正不影响。

输入信号好办,三角波不行,就用任意波形发生器,产生你需要的波形。




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| 2020-8-9 18:08 | 显示全部楼层
要想看到真正的VTC,就要知道如何摆脱时间这个维度来看问题,我们通常看到的李萨育图形其实隐含了与时间相关的信息,如果总是按“输入从多少变化到多少,输出会怎样”这样的想法思考问题,你永远也发现不了Z,因为你都不知道VTC的定义是什么,它到底在考察什么问题,

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| 2020-8-9 18:10 | 显示全部楼层
所以说,任何说要用某某波形发生器来测量VTC的人,都还没搞清楚现在的问题所在,

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| 2020-8-9 19:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 eyuge2 于 2020-8-9 19:21 编辑
manbo789 发表于 2020-8-9 18:10
所以说,任何说要用某某波形发生器来测量VTC的人,都还没搞清楚现在的问题所在, ...

说句实话,你讲的东西,一点干货没有。要是很懂,我还在这里废话干嘛。







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 楼主 | 2020-8-9 20:14 | 显示全部楼层
eyuge2 发表于 2020-8-9 19:17
说句实话,你讲的东西,一点干货没有。要是很懂,我还在这里废话干嘛。



你还知道你这叫什么?这和测量伏安特性完全是两个概念,非要硬套,能不晕吗?




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| 2020-8-9 20:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 eyuge2 于 2020-8-9 20:57 编辑
xukun977 发表于 2020-8-9 20:14
你还知道你这叫什么?这和测量伏安特性完全是两个概念,非要硬套,能不晕吗?

一楼你举例的时候,就是以测伏安特性举例的。

“确保系统稳定的前提下,如何测量伏安特征呢?”

现在又说是两个概念。

那你的举例四种方法测量伏安特征,对测量施密特触发器的传输特性曲线,意义在哪里呢?

你是大师,在论坛也是有众多粉丝。这样做真是不妥当。

为什么就不能直接回复10楼,上点硬货呢。

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| 2020-8-9 22:39 | 显示全部楼层
eyuge2 发表于 2020-8-9 20:55
一楼你举例的时候,就是以测伏安特性举例的。

“确保系统稳定的前提下,如何测量伏安特征呢?”


你不要找x大麻烦,他现在打迷糊太极拳。我给你干货~高中时做的手电筒。
Image_103.png

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 楼主 | 2020-8-9 22:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-10 09:07 编辑
king5555 发表于 2020-8-9 22:39
你不要找x大麻烦,他现在打迷糊太极拳。我给你干货~高中时做的手电筒。 ...


服了,不服不行!!!

我也给点干货:我小学时做的家用照明灯泡。


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 楼主 | 2020-8-10 09:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2020-8-10 09:38 编辑

社会性的论坛,和学校比,根本没法统一。

在学校,大家学的科目相同,考试题目相同,虽然学的有好有差,但起码都听说过某个知识点。

但是大学毕业以后,每个人的学习都会迅速分化,因为此时没有相同的学习教材,学习环境了,离校若干年后,可能聊技术话题都聊不到一块去了。

像这个话题,我讲的这么详细,你可能找到比这个还能再详细点的了。

如果还看不懂,与其抱怨人家打太极,自己多想多学。说话者之所以不打太极,是因为人家电灯辛苦学习的结果,不努力就看不懂,这非常公平。


再开导一下:

一个器件(或电路)其内部的伏安特征,是由自身决定的,和外部环境无关。

例如一个干电池,等效电路就是大约1.5V的电压源,串一个可变电阻,不管干电池外部环境如何,理论上不管接什么负载,他都不变。


对于施密特触发器的测量电路,同样如此,我在外部施加约束Vout=-Vin-u,这个根本不会改变施密特的固有伏安特征。


如果还搞不懂,看下图:两个器件或电路的伏安特征已知,两个器件并联后,相互之间会影响彼此的伏安特征吗?


714115f30a2a32f0b8.png





它们连接上以后,倒是能确定工作点:
把v2-i2做关于v轴的镜像对称,就把v2-i2上的曲线转移到v1-i1平面,两者交点就是工作点Q:




908055f30a3d55a7c3.png



如果某个曲线不断移动,而且移动时侯能保持只有一个交点,那么整个v-i平面都移动一遍后,记录下来的Q点轨迹,就是另一条曲线的伏安特征。

对于施密特触发器测量电路,就是这个道理。


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| 2020-8-10 10:11 | 显示全部楼层
让别人看不明听不懂,是浪费大把时间精力。浅显易懂的手电筒,手工制作按键、开关丶电池座丶外壳,不必介绍如何制作,听的人心中有底。

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| 2020-8-10 10:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 eyuge2 于 2020-8-10 10:22 编辑

回复得好。
1.我们是测量施密特触发器的传输特性曲线,是双端口电路。你的举例都是单端口的伏安特性测量,对是对的,但和讨论的内容相关性不强。

2.“我在外部施加约束Vout=-Vin-u,这个根本不会改变施密特的固有伏安特征。”,承认了在施密特触发器电路之外加了约束,Vout=-Vin-u。
引起了两个问题
2.1 https://bbs.21ic.com/icview-3002246-4-1.html的65楼,请你再好好仿真一下这个电路,“是在施密特触发器的传递特征曲线上,加个斜率为-1的直线”
看看斜率是不是-1。那个帖子中,我没有好意思说。现在看来你是从Vout=-Vin-u中得来斜率是-1的。
2.2 既然你施加约束Vout=-Vin-u,这个根本不会改变施密特的固有伏安特征。总不能只许州官发火,不许百姓点灯。
我施加一个Vout=-2Vin的约束,这个根本不会改变施密特的固有伏安特征。

3.再强调一下,我们测量是传输特性曲线,本质上双端口网络的XX参数模型。
你给出的“z”曲线,中间的斜线部分,整个电路工作在线性段。
在这个线性段,求XX参数模型的时候,可以用叠加定理对吧。使用叠加定理的时候,你怎么处理这个外加约束“Vout=-Vin-u”

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