Jméno: STŘEDNÍ ŠKOLA ELEKTROTECHNICKÁ FRENŠTÁT p. R.
Podpis:
JAN JUREK
Název měření: Třída: E4B
Skupina: 2
SBĚR DAT V MĚŘÍCÍ TECHNICE Číslo měření: 15 Zkoušené předměty: Změřeno dne: 2.4.2008
1) Cx - Elyt 10000µF; 25V; TGL 39681;40/085/56;Typ IA Vyučující: Ing. Kokeš 2) Tranzistor - MOSFET MTP12N10E Funkce při měření: zapisovatel
Spoluměřící: Huňař, Knapek
Schémata:
Poznámky učitele:
Známka:
Datum:
ÚKOL MĚŘENÍ: 1) Vytiskněte vybíjecí křivku kondenzátoru pomocí programovatelného multimetru a určete Cx. 2) Pomocí programovatelného zdroje zobrazte výstupní charakteristiky MOSFET. POUŽITÉ PŘÍSTROJE: ad 1) Označení Název a typ přístroje Zdroj GV Instek Model GPS 3030DD Rn Odporový normál 10 kΩ Multimetr Agilet 34401A Interface GBIP/USB PC s příslušenstvím
v.č. Doplňující údaje B672118 391704 MY44001043 US42422761
ad 2) Označení Název a typ přístroje Zdroj Agilent E3631A Interface GBIP/USB PC s příslušenstvím
v.č. Doplňující údaje MY40026048 MY46020683
POSTUP MĚŘENÍ: ad 1. Vybíjecí křivka kondenzátoru Nejprve zapojíme podle schématu obvod pro měření kondeznátoru Cx. Na multimetru Agilent 34401, jsme zjistili adresu, v naše adresa byla 10. Na zdroji nastavíme napětí v rozsahu do 25 V (v našem případě 13,6V) a necháme kondenzátor nabít. Na počítači zkontrolujeme zda je spuštěn ovládací modul Agilent IO Control. Poté si spustíme MS Excel s novým listem. Zkontrolujeme zda je zobrazen panel nástrojů Agilent Interlink Multimetr pomocí kterého získáme data k měření z digitálního multimetru. Pokud zobrazen není klikneme pravým tlačítkem na lištu nástrojů a vyberem zobrazení příslušného panelu. Na paneu nejprve zvolíme tlačítko Connect to multimetr. Na následujícím okně v listě Select Address(es) zvolíme adresu toho multimetru na sběrnici, který používáme pro měření (naše adresa GPIB0::10::INSTR). V listě vedle se zobrazí náš multimetr Agilent 34401A, vybereme jej a stiskneme tlačítko Connect címž se na něj připojíme a budeme jej schopni ovládat přes sběrnici pomocí modulu v MS Excel. V okně by se mělo zobrazit Connected. Tím jsme připojení multimetru dokončili a z okna můžeme odejít stisknutím tlačítka Close. Po připojení zvolíme na panelu nástrojů tlačítko Set up/Run Logging Worksheets. V první záložce Logging, nastavíme Begin Loggind Data, tedy začátek načítáni dat na Imidietly, tedy ihned. With interval of (prodleva mezi měřenými body) nastavíme na 15s a Number of Readings (počet měření) nastavíme na 20, tím bude měřený interval 300s a naměří se 20 bodů křivky. V záložce Chart pod možností Chart Type zvolíme Strip Chart a hodnotu nastavíme na 20, tím všech dvacet naměřených bodů použijeme k vytvoření grafu. V Places chart in … zvolíme Same Sheet čímž zobrazíme tabulku naměřených hodnot i graf v jednom listě. Kliknutím na tlačítko OK měření spustíme, počkáme než se odměří první dva body křivky a pak odpojíme kondenzátor od zdroje, tím se kondenzátor začne
vybíjet. Počkáme něž se zbylá data měření zapíšou do tabulky, vytvoří se graf a z dat z tabulky vypočítáme kapacitu kondenzátoru Cx (viz. Příklad výpočtu). ad 2. Výstupní křivky tranzistoru MOSFET Podle schématu připojíme tranzistor MOSFET ke zdroji Agilent E3634A. Na Počítači opět zkontrolujeme zda běží modul Agilent IO Control. Následně si na PC otevřeme soubor MS Excel e3631A_Test.xls, vytvořený pomocí programu Visual Basic, který obsahuje celý měřící postup vytvořený pomocí maker. V tabulce vyplníme do sloupce Vds (6), hodnoty napětí na vstupu od 0V do 6V (viz tabulka sloupec UDS) při kterých měříme proud ID. Nad sloupec Vds zapíšeme počet měření (náš případ 16) a nad sloupce Id Vg1 – Id Vg4 zapíšeme hodnoty pro napětí UGS na vstupu (viz. tabulka). Tímto jsme nastavili potřebné hodnoty. Před samotným měřením nejprve stiskneme tlačítko Set I/O čímž zjistíme a sesynchronizujeme adresu zdroje Agilent s PC. Měření spustíme stisknutím tlačítka Start FET Test. Po změření všech potřebných dat sestrojíme graf výstupních charakteristik. TABULKY NAMĚŘENÝCH HODNOT: ad 1) t [s] 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300
ad 2) UC [V] 13,59 13,6 12,16 10,74 9,48 8,38 7,4 6,54 5,78 5,11 4,52 4 3,53 3,13 2,77 2,45 2,17 1,918 1,699 1,505
UDS [V]
UGS1 = 3,3 V
UGS2 = 3,4 V
UGS3 = 3,5 V
UGS4 = 3,6 V
ID1 [A] 0,0015 0,0540 0,0798 0,0922 0,0986 0,1022 0,1044 0,1059 0,1072 0,1081 0,1089 0,1133 0,1162 0,1186 0,1209 0,1231
ID2 [A] 0,0018 0,0727 0,1126 0,1341 0,1453 0,1517 0,1556 0,1582 0,1600 0,1615 0,1627 0,1692 0,1734 0,1768 0,1801 0,1832
ID3 [A] 0,0020 0,0929 0,1500 0,1838 0,2029 0,2139 0,2205 0,2247 0,2278 0,2300 0,2319 0,2414 0,2472 0,2518 0,2564 0,2610
ID4 [A] 0,0024 0,1139 0,1905 0,2402 0,2705 0,2887 0,2996 0,3068 0,3116 0,3151 0,3179 0,3311 0,3390 0,3457 0,3518 0,3582
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 2 3 4 5 6
PŘÍKLAD VÝPOČTU: ad 1. Vybíjecí křivka kondenzátoru t = t 2 − t1 = 300 − 30 = 270 s
δC% =
CX = −
t U RN ⋅ ln 1 U0
Cs − C X 10 − 12,26 ⋅ 100 = ⋅ 100 = 18,43 % CX 12,26
=−
270 = 12,26 mF 1,505 4 10 ⋅ ln 13,6
ZHODNOCENÍ: ad 1. Vybíjecí křivka kondenzátoru Po spuštění měření jsme odměřili 20 hodnot s rozestupem 15s. Jak lze z grafu viděl průběh vybíjení kondenzátoru probíhá standardně po exponenciále. Hodnota kapacity měřeného kondenzátoru vypočtená z naměřených hodnot se rovná 12,26 mF, což je o 18,43% více než udává štítková hodnota (viz. výpočet). K porovnání jsme neměli katalogový list výrobce, ale vzhledem k tomu, že měřený kondenzátor byl elektrolytický, tedy jeho tolerance je obvykle ± 20%, jej můžeme považovat za toleranci vyhovující. Odečítání hodnot bylo prováděno v přesných časových intervalech takže jsou výsledky měření mnohem přesnější něž při ruční proměřování. ad 2. Výstupní křivky tranzistoru MOSFET Po stisknutí Start FET Test se tranzistor proměřil pro všechny 4 zvolená napětí UGS (3,3V; 3,4V; 3,5V; 3,6V). Protože se měřilo impulsními proudy nedocházelo tím také ani k výraznému zahřívání tranzistoru, protože bylo měření velmi rychlé, čili naměřené hodnoty jsou velmi přesné. Po porovnání naměřených charakteristik s charakteristikami v katalogu se zdá být tranzistor v pořádku. Při porovnání hodnot napětí UGS s katalogem se nám také potvrdila skutečnost, kterou jsme při měření zjistili a to, že napětí UGS je v rozmezí od 2 do 4 V a že tranzistor nejlépe pracuje kolem typické hodnoty 3 V.
PRŮBĚH VYBÍJECÍ KŘIVKY NAPĚTÍ NA KONDENZÁTORU 16 14 12
8 6 4 2 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 t [s]
VÝSTUPNÍ CHARAKTERISTIKY TRANZISTORU MOSFET 0,4
UGS1 = 3,3V UGS2 = 3,4V
0,35
UGS3 = 3,5V 0,3
UGS4 = 3,6V
0,25 Id [A]
Uc [V]
10
0,2 0,15 0,1 0,05 0 0
1
2
3
4 Uds [V]
5
6
7
