PDS5022SとExcelでヒステリシス曲線

以前LTspiceでシミュレーションを行ったシュミットトリガ回路のヒステリシス曲線を描くことを例に、秋月の激安オシロPDS5022とExcelでヒステリシス曲線を描く方法について書きます。

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PSoC/GPIOのヒステリシス


PSoC/GPIOのしきい値とヒステリシスでは、PSoCの入力バッファのヒステリシス特性を測定しました。
このときにデジタルオシロPDS5022SとMicrosoft Excelとgnuplotを使ってヒステリシスのグラフを書きました。

今回は、LTspiceでシュミットトリガ回路のバイポーラトランジスタで組んだシュミットトリガ回路を例にヒステリシス曲線の書き方についてのエントリです。

発振回路と被測定回路の準備


まずは、発振回路と被測定回路の準備をします。被測定回路は前述のとおり今回はLTspiceでシュミットトリガ回路を使います。

発振回路としては、単電源三角波/方形波発振回路を使います。ただし、そのままでは発振周波数が高すぎるので定数を変更して、1Hz程度の周波数としました。
また、被測定回路の入力インピーダンスが低く、三角波発振回路のドライブの力も高くないので、出力にもう一段LMC6482でつくったボルテージフォロワを挿入しました。

最終的な回路はfig.1のとおりです。トランジスタは2SC1815GRで、電源電圧は5Vとしました。


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fig.1: 測定回路の構成


測定時の注意点とデータ処理


測定は、CH1をTraiangleへCH2をOutputへ接続します。
注意点はトリガを「normal」または「single」とすることです。「auto」だと時間分解能が減ります。

通信は付属のPCソフトで行えます。「View」→「Data Table」→「Save as...」といけばデータをExcel形式のファイルとして保存することができます。
ここまでできれば、後はデータをいじり放題です。今回は単純にCH1を横軸に、CH2を縦軸に散布図を描けばよいです。

シミュレーションとの比較


結果とLTspiceのシミュレーションを比較します。


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fig.2: 実測結果

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fig.3: シミュレーション結果

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fig.4: シミュレーションのスケマティック


この方法について


今回は、シュミットトリガバッファのヒステリシス特性を低周波発振器とオシロスコープで測定する方法を書きました。
ただし、きちんとやりたい場合は直流電圧源とデジタルマルチメータで測定しなければなりません。

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