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万能計測器「Analog Discovery 2」で回路評価(2)測定

今回は環境準備編の続きとして、実際にAnalogDiscovery2を計測に使ってみる。

AnalogDiscovery2で電子回路を評価

以下のような、WaveForms 2015のスタート画面からの左の青色の枠で囲った部分から、使用する機能を選択する。一度に複数の機能を選択することもできる。

waveforms_4e93033fbb7a86c13e006c64554354c7f6a2cd62.png

 LEDのI/V特性

Analog Discovey 2のScope(オシロスコープ)機能とWavegen(任意波形ジェネレータ)機能を用いてLEDのI/V特性を計測する。

下の回路図のように回路を組み立てる。

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 W1はWavegen、1+/-、2+/-はScopeのピンを表しており、Analog Discovery 2に書かれたピンをつなぐ。

以下のように設定を終えるとScope、Wavegen機能ともwindow左上のRunボタンもしくは、各機能のタブにある三角ボタンを押すことで動き、それぞれ図のようなグラフが表示される。

 Wavegen Channel 1

  • Mode : Simple
  • Type : Triangle
  • Frequency : 1kHz
  • Amplitude : 5V
  • Offset : 0V
  • Symmetry : 50%
  • Phase : 0°
LED%E7%89%B9%E6%80%A72_9cf4d93caebfdac5739e52523f24f4406abde2a5.png

Scope Channel 1

  • Offset : 0V
  • Range : 1V/div

Scope Channel 2

  • Offset : 0V
  • Range : 1V/div
  • Invisible

 Scope Triger

  • Mode : Auto
  • Source : Channel 1
  • Condition : Rising
  • Level : 0V

 Scope Math 1

  • Mode : Custom
  • Offset : 0A
  • Range : 5mA/div
  • C2/100
LED%E7%89%B9%E6%80%A71_da7df8fdd9ab6ec3be447dd008df9e01197d2a89.png


 ScopeのMath機能は右端に書かれたAdd→Channelから追加することができる。Offsetなどの初期の単位がVになっているので、歯車マークを押してUnitの値を変更することで単位を変更する。
またScope MathのC2/100はScope Channel 2を100で割った値という意味で、Rageの下の枠をダブルクリックすることで記入できる。この100はLEDと一緒に用いた抵抗の値を示す。

Scope機能では、Scope機能で読み取った値などからグラフを作ることが可能。ViewからAdd XY を選択するとグラフが表示され、グラフ上部でX軸とY軸を設定する。
今回はX軸にC1、Y軸にM1を設定し、グラフはLEDのI/V特性グラフとなる。

  以下の図のように1つのウィンドウで複数の機能の画面を表示することができる。
画面左上のSetting→Options→Instrument windowsからTabsではなくDockingにすると以下の画面のようになる。

LED%E7%89%B9%E6%80%A73_9db32791f5dcace1d8168ae701b016c0e7d62c60.png


トランジスタ特性

次はScopeとWavegen機能を用いてトランジスタの特性をみる。

2_3c17731e9c500133dd1164e53d41c56719fc963c.png

Wavegen Channel 1

  • Mode : Simple
  • Type : Triangle
  • Frequency : 50Hz
  • Amplitude : 2.5V
  • Offset : 2.5V
  • Symmetry : 50%
  • Phase : 270°

Wavegen channel 2

  • Mode : Custom
  • Frequency : 10Hz
  • Amplitude : 1V
  • Offset : 1.6V
  • Phase : 0°
transistor-2_e0f091eb8d2ec1eec774098e0515f4691f4058e7.png
transistor-1_b87bb3162ce0f71bff2c95f6ca4d5efad220905b.png


WavegenのChannel2では、自分で階段状の波形を生成する。
Wavegenの画面からModeをカスタムを選択、Newから上図のようなウィンドウを出しそこでValueの値を上図のように代入し、Normalizeにチェックが入っていることを確認してから、Generateボタンをクリックすると、上図のような階段状のグラフが生成されOKを押す。


Scope Channel 1

  • Offset : -2.5V
  • Range : 500mV/div

Scope Channel 2

  • Offset : -2.5V
  • Range : 500mV/div

Scope Triger

  • Mode : Auto
  • Source : Channel 2
  • Condition : Falling
  • Level : 4.9V

Scope Time Base

  • Position : 40ms
  • Base : 10ms/div

Scope Math 1

  • Mode : Custom
  • Offset : -5div
  • Range : 3mA/div
  • C1/100
transistor-3_ee8aaf57a651bba1e0279a8d4860378fc7eae0ac.png


Math1では、Math1の設定画面でOffset as divisionsにチェックを入れることでOffsetの単位をdivにすることが可能となる。

今回もScope機能から、X軸をC2、Y軸をM1にすることでIC(VCE)・IBグラフを作ることができる。

また以下のように回路と設定を少し変えることでIB値の特性グラフを描くことができる。

3_62075ca4d0881aa6e9a9ea1e75a1f294cdf777de.png

Scope Math 1

  • Mode : Custom
  • Offset : -5div
  • Range : 20uA/div
  • C1/10000
transistor-4_56085cbc8b2aa9307dbece02de363793aca37c3a.png
 

RCローパスフィルタ

続いてはRCローパスフィルタを組み、そのフィルタの特性をみる。

4_53be8c9e3584479755bd18aaa8cfb37df4e0b44f.png

Wavegen Channel 1

  • Mode : Simple
  • Type : Square
  • Frequency : 50Hz
  • Amplitude : 2.5V
  • Offset : 2.5V
RC_LPF-11_f1e1bc64b72720c415b90f59c20a2ee7e26c0acc.png

Scope Channel 1

  • Offset : -2V
  • Range : 1V/div

Scope Channel 2

  • Offset : -2V
  • Range : 1V/div
RC_LPF-2_b6c0700091eea939612e82d12567ddb71e7e0a74.png

上図のようにステップ入力を加えて、ローパスフィルタのステップ応答を見ることができる。回路に入力された黄色のパルスに対して、水色の出力波形が遅れていることがわかる。

正弦波をローパスフィルタに入力してみると、以下のように出力が遅れていることがわかる 

入力する正弦波は

Wavegen Channel 1

  • Mode : Simple
  • Type : Sine
  • Frequency : 10Hz
  • Amplitude : 2.5V
  • Offset : 0V
RC_LPF-33_878c1d55a170355cf62b5ea7515bcb8d9578f76e.png

 

RC_LPF_41_9ca1d9fb68d4c8cb6f677eac2a26af312d11baa3.png
 
Network機能を用いて、RCローパスフィルタのボード線図を描くことができる。
RC_LPF-52_1a99ea4f17db5be0720cb50fa8fe2f15ca1d5802.png


また、View→NyquistやView→Nicholsから以下のようにナイキスト線図やニコルス線図を描くことができる。

まとめ

これまで電子部品や回路の特性を調べるためには様々な機器を用意しなければならなかったが、このAnalog Discovery2 が1台あれば様々なことのに対応でき、まさに万能計測器である。

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