Nie jestem elektronikiem, więc dziedzina jest dla mnie trochę obca i chociaż coraz bardziej się zaczynam wkręcać, to jednak ciągle mam kłopoty z nomenklaturą, żargonem itp. Czasem też oczywiście brak mi wiedzy i dlatego zwracam się do Was, ekspertów i starych wyjadaczy, z prośbą o pomoc.
Ostatnio na laboratorium budowaliśmy prosty układ pomiarowy, gdzie badaliśmy bramkę NAND w jakimś prostym scalaku. Wszystko generalnie poszło "cacy", mam charakterystykę przejścia, wykres wpływu obciążenia na napięcie na wyjściu i w ogóle to co trzeba. Oprócz właśnie czegoś enigmatycznego dla mnie jak "prąd zwarcia bramki". Mam tę wartość oszacować, aproksymować, ale nie wiem po pierwsze co to jest i jednocześnie nie wiem, czy jeśli już będę wiedział czym jest ten prąd zwarcia (mam nadzieję, że "prąd" w tym wypadku oznacza "natężenie"), to czy będę umiał go oszacować.
Nie proszę o rozwiązanie zadania za mnie, chcę to zrobić samemu, ale po prostu nie wiem jak, brakuje mi wiedzy, a z tego, co do tej pory znalazłem na sieci, niestety nic dla mnie nie wynika. Tutaj na forum doczytałem w słowniku, że "zwarcie" to chwilowe zmniejszenie oporu w układzie do minimum, co powoduje przepływ największego prądu (zgodnie ze wzorem I = U/R, tj. jeśli R zmierza do 0 to I zmierza do nieskończoności). Czyli innymi słowy domyślam się, że mam oszacować jaki prąd (natężenie) może przepłynąć przez bramkę, gdy na jej wyjściu nie ma żadnego oporu (w postaci np. rezystora) i który nie uszkodzi bramki? A jeśli nie to, to co innego autor pytania mógł mieć na myśli? No i ostatecznie, jeżeli to faktycznie chodzi o maks. dopuszczalny prąd, to na podstawie czego można ustalić, jakie natężenie jest jeszcze dopuszczalne, a jakie nie?
Zapewne dla wielu z Was pytanie jest niedorzecznie śmieszne, ale ostatecznie chyba większy wstyd niż nie wiedzieć i pytać jest nie wiedzieć i się nie pytać. 8) Z góry dziękuję za pomoc!
Nie ma glupich, czy smiesznych pytan, sa glupie odpowiedzi.
Z tym zwarciem masz racje, ale nie do konca. Tak opornosc obciazenia dajesz zero, ale w obwodzie pradu wyjsciowego jest jeszcze opornosc wyjcia bramki, ktora wcale nie jest zero. Gdyby tak bylo, to napiecie na wyjsciu bramki nie zmienialo by sie pod wplywem obciazenia - a to ma miejsce, bo nawet zrobiles tego wykres. A wiec prad zwarcia nie rosnie do nieskonczonosci, ale zostanie obraniczony przez rezystancje wewnetrzna wyjscia bramki. Zakladamy tutaj, ze bramka nie ma wbudowanego zabezpieczenia, ktore wczesniej ograniczy ten prad.
Jezeli wykres ten jest mniej wiecej liniowy, to mozesz obliczyc sobie wartosc rezystancji wyjsciowej bramki. Bedzie to oczywiscie Rw=ΔU/ΔI. przy czym jezeli charakterystyka jest liniowa, to wez mozliwie najwiekszy zakres zmian napiecia i pradu wyjsciowego.
Gdy zas jest dosc pogieta, to wez dla nawiekszego pradu, np. dwa ostatnie pomiary. Bo oczywiscie dalsze obnizanie rezystancji obciazenia, to zblizanie sie do pradu zwarcia. Nawiasem mowiac prad ten mozna oszacowac "geometrycznie" przedluzajac wykres az do przeciecia sie z osia pradu (napiecie rowne zero).
A jak juz wyliczysz opornosc wyjsciowa bramki Rw, to prad zwarcia ze wzoru Uw/Rw, gdzie Uw to napiecie na wyjsciu bramki bez obciazenia.
Zmieniony przez - zbys w dniu 2007-06-04 18:57:55
_______________________________
Lepsze jest wrogiem dobrego.
Dzięki za szybką odpowiedź! 8) Wygryzam się w to, co napisałeś i mam trochę dodatkowych pytań: skoro prąd można wyznaczyć "geometrycznie" ekstrapolując wykres do momentu przecięcia z osią X (tj. dla U = 0), to czy można to interpretować tak, że skoro opór jest w uproszczeniu 0 (zwarcie) --- czyli U dąży do "zera", a I do "nieskończoności" (jak pisałeś fizycznie jest ograniczenie, więc użyłem cudzysłowów), to czy w takim wypadku można powiedzieć, zwarcie powoduje zniwelowanie różnicy potencjałów (U maleje, bo i R się dramatycznie zmniejszyło), ale z prawa Ohma wiemy, że U / I = const, czyli I musi rosnąć --- no i teraz przy U = 0 możemy zobaczyć jaki maks. prąd może przepłynąć przez przewodnik (bramkę)? Pytanie tylko, dlaczego prąd ma płynąć, skoro nie ma różnicy potencjałów? Ale może, skoro jednak jest to ograniczenie w postaci oporu bramki, to znaczy, że U jednak będzie > 0, dlatego prąd płynie? Jednocześnie, tak już abstrahując, w takiej idealnej sytuacji jednak mnie to ciekawi --- nie ma oporu (czyli konduktywność jest nieskończona), ale jednocześnie nie ma różnicy potencjałów, więc prąd nie płynie --- jakieś to dziwne. 8)
Ale wracając do "mojej" bramki. Problem mam trochę taki, że pomiary jakie zrobiłem, są niestety dla nieco zbyt dużych obciążeń (tylko takimi opornikami dysponowałem), przez co brakuje mi części charakterystyki. Tutaj zamieszczam obrazek z programu do rysowania wykresów, który sobie napisałem, gdzie widać charakterystykę dla dokonanych pomiarów.
Pomiarów jest 8, od oporu "nieskończonego" (brak połączenia) i dalej od 200kΩ do 2,2kΩ. A patrząc do literatury, to tak przydałoby się gdzieś o 3 rzędy mniejszy opór podłączyć. 8( Kiedy poprowadzę prostą przez dwa ostatnie punkty pomiarowe tak, aby przecięła oś OX --- tak jak piszesz (na rysunku zaznaczona cienką niebieską kreską:
) --- to natężenie (czyli ten nieszczęsny prąd zwarcia?) wychodzi jakieś ~107mA. W literaturze jednak charakterystyka wygląda mniej więcej tak
, tj. część liniowa wykresu jest bardziej stroma i przecina się z osią OX gdzieś przy ok. 30 mA. Tak więc moje oszacowanie na podstawie tego co mam jest kilkukrotnie za duże. Przynajmniej tak to rozumiem --- inaczej mówiąc, trudno oszacować prąd zwarcia dla danych którymi dysponuje, skoro pomiar jest dokonany ze zbyt dużym obciążeniem --- czy mam rację?
Wiesz co, jak sie przyjzec tym wykresom, to ten ostatni punkt cos wyraznie odstaje od calego wykresu. A nie bylo tam jakiegos bledu pomiarowego?
Ciekawe, gdybys np. wyznaczyl metoda interpolacji liniowej prosta "przechodzaca" przez te wszystkie punkty pomiarowe, to ciekawe gdzie by sie przeciela.
Nie podales tabelki z pomiarami, a ze schematu to troche niewygodnie odczytywac wyniki pomiarow. Sam bym sprawdzil...
Aha, a tak na marginesie, to duze obciazenie oznacza mala wartosc rezystancji obciazenia. A chyba uzywasz tego odwrotnie. A najlepiej to pisz duza rezystancja, bo to jest jednoznaczne...
_______________________________
Lepsze jest wrogiem dobrego.
Jak wrócę z pracy, to zamieszczę wyniki. Wątpię w błąd pomiarowy, robiliśmy to zresztą w dwie osoby (choć to oczywiście o niczym nie świadczy), ale w literaturze można znaleźć dosyć podobne wykresy (w tym zakresie napięcia czy natężenia --- zależy od której strony patrzeć --- co u mnie na wykresie). Może to tylko wrażenie spowodowane rozciągnięciem wykresu w poziomie --- w materiałach można spotkać stosunek siatki wykresu 1V do 20--30mA, a tu jest 1 do 5 (zobacz np. tutaj [home.agh.edu.pl/~sliwczyn/pdf_podst_elektron/bramki_esej.pdf] chodzi o rysunek nr 6, tutaj jest gdzieś 1 do 25). Rozumiem, że chodzi Ci też nie tyle o interpolację co o aproksymację liniową? No bo z wykresu widać, że przez te wszystkie punkty nie ma jak poprowadzić prostej (nie są współliniowe). No to musiałbym dopisać w takim razie aproksymację jeszcze do programu (np. metodą średnich kwadratów), ale w sumie da się to zrobić.
No i oczywiście masz rację z tym oporem i obciążeniem... Jakaś pomroczność jasna. 8) Jest więc tak, jak mówisz, tzn. pomiary były dla dużych oporów (czyli małych obciążeń).
Tak jak wspominałem, punkty pomiarowe podeślę po pracy (gdzieś k.18. zapewne). Jeszcze raz dziękuję za zainteresowanie problemem! 8)
Tak, mialem na mysli aproksymacje. Ale juz widac, ze to nie o to chodzi. Z tego wykresu na stronie AGH (kiedys skonczylem ta uczelnie) to wyraznie widac, ze charakteystyka wyjsciowa ma zagiecie w dol, jednak jest to dla wartosci pradow wiekszych niz zmierzyliscie.
Po prostu nie doszliscie do tego zagiecia, wiec na podstawie posiadanych wynikow jest niemozliwe poprawne oszacowanie pradu zwarcia. Nie majac do dyspozycji charakterystyk z innych zrodel nie mozesz nic wywnioskowac. Tutaj chyba takze zawalil prowadzacy cwiczenia, nie mowiac wam, jak bardzo powinniscie obciazyc wyjscie bramki.
_______________________________
Lepsze jest wrogiem dobrego.
No właśnie dokładnie to zacząłem przypuszczać --- po prostu brakuje tej części charakterystyki, która pozwalałaby taki prąd oszacować. Ogromnie więc dziękuję za pomoc, przynajmniej już wiem, co to jest prąd zwarcia. 8))) Pozdrawiam i jeszcze raz dzięki!
T.
