ダイオードI-V特性測定器作成：2-2-2. 回路設計 – 回路の実装（PWM平滑化以外）
本記事の主旨
ダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）作成の測定回路のPWM平滑化以外実装解説について記す。
本記事の目的
本記事の目的を以下に記す。
- 測定回路のPWM平滑化以外実装とその解説を記すこと
- 測定回路のPWM平滑化以外実装に係る実験を記すこと
本記事の背景
ダイオードI-V特性測定器（カーブトレーサ）作成の中で測定回路を作成したため、本記事でその部分的な解説をする。
本記事の位置づけ
以下の流れで作業説明と解説を行った。
記事に対応したリンクを添付した。
概要説明：ダイオードI-V特性測定器作成：0. 概要 | 工事中.com
- 取扱説明
- 回路設計
- ダイオードのI-V特性を手作業で確認
- 回路の実装
- 回路の実装（PWM平滑化）
- 回路の実装（PWM平滑化以外）★現在のページ
- PC側ソフト設計
- pySerialでUSBシリアル通信
- Matplotlibでのグラフ表示
- Pythonで最小二乗法の指数関数近似
- openpyxlでグラフ描画と最小二乗法の指数関数近似
- マイコン側ソフト設計
- Arduino Uno Rev3 / R4 Minima
- Raspberry Pi Pico / Pico 2
- 実験
- 1N4148の測定でマイコンとソースの組み合わせを比較
- 種々のダイオードを測定
- 種々の高精度ゲルマニウムダイオードを測定
- まとめと補足
全体の回路実装
下図のように実装した。
回路の解説
以下で回路の解説をする。
電源
オペアンプの電源は9[V]だが、マンガン電池を電源とした場合は実測すると70[mA]が最大電流であった。
よって、オペアンプの電源としては、アルカリ電池を使うことが好ましい。
ボルテージフォロワ
ボルテージフォロワ回路は、回路図中盤のU1A、U1B、U2A、U2Bを用いた部分である。
ボルテージフォロワの最大出力電流は、実測すると30[mA]近辺であった。
最大100[mA]の電流を測れるようにするために、4つのボルテージフォロワ回路を並列化した。
ボルテージフォロワの入力と出力を比較
オシロスコープはAC入力モードで測定した。
R1が1[MΩ]、C1が1[uF]のときのボルテージフォロワの入力と出力の、それぞれのリプルを測定した。
ボルテージフォロワを並列化せずに、一つのみ用いて測定した。
CH1の黄色で表されるのが、ボルテージフォロワの入力のリプル波形である。
CH2の青色で表されるのが、ボルテージフォロワの出力のリプル波形である。
以下の画像になった。
なぜか、オペアンプ出力後のほうが、むしろ定電圧化された。
パスコン
パスコンは、回路図後半のC2を用いた部分である。
ボルテージフォロワ出力後の、ノイズ除去用のパスコンである。
ダイオード測定回路
ダイオード測定回路は、回路図後半のD1を用いた部分である。
ADC1とADC2が測定する電圧を比較
オシロスコープはAC入力モードで測定した。
ADC1とADC2が測定する電圧の、それぞれのリプルを測定した。
CH1の黄色で表されるのが、ADC1が測定する電圧のリプル波形である。
CH2の青色で表されるのが、ADC2が測定する電圧のリプル波形である。
以下の画像になった。
ダイオード検波によりダイオードの電圧が変わっている場合、CH1のリプルよりCH2のリプルが大きくなる。
しかし、測定結果からは、ダイオード検波の影響がなさそうに見える。
前回（2-2-1. 回路設計 - 回路の実装（PWM平滑化））
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他の回
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オペアンプの回路が多い回路の本。