6.6. - Progetto di un tester per diodi, diodi zener e diodi LED
Poiché le correnti per i vari tipi di diodi sono diverse e i loro valori eccedono le possibilità dell'amplificatore operazionale, si utilizza un convertitore V/I con amplificazione della corrente e portate variabili.
Si prevedono tre valori di corrente:
I1 = 5mA per diodi
I2 = 10mA per diodi zener
I3 = 20mA per diodi LED
Si utilizza una tensione di ingresso Vi = - 2V.
Il circuito è il seguente.
Determinazione di R1, R2, R3
Dall'equipotenzialità degli ingressi si ha:
per il quale si utilizza il valore commerciale di 390O.
per il quale si utilizza il valore commerciale di 180O.
Per ottenere Vi si utilizza un partitore R4-R5 in modo che:
Si fissa
per il quale si utilizza il valore commerciale di 47KO.
Con tali valori si ha:
Il transistor utilizzato è un PNP TIP116 che ha una corrente massima di collettore di 2A con un hFE minimo di 750.
La massima corrente erogata dall'amplificatore operazionale è:
.
È da notare che la tensione VCE tra collettore ed emettitore dovrà adattarsi di volta in volta alla caduta di tensione del diodo. Per verificare ciò è riportata nell'ultima colonna delle tabelle la somma delle tensioni VCE, VR2, VD, che deve risultare uguale alla tensione di alimentazione VCC = 12V, cioè
.
Il transistor deve perciò funzionare in zona attiva. La caduta di tensione VCE dovrà risultare maggiore, massimo uguale, alla tensione di saturazione VCES » 0,4V. Ciò impone un limite alla tensione di zener del diodo che può essere inserito; dovrà risultare:
. .
Nel nostro caso, con una corrente imposta di 11,66mA e una resistenza R2 di 180O, si ha:
si possono inserire diodi zener con tensione di zener minore di 9,5V.
Le misure effettuate sono riportate nelle seguenti tabelle.
Diodo
Volt |
mA |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
|
Vi |
ID |
VD |
VBE |
VCE |
VR1 |
VR1+VA |
VCE + VD +VR1 |
|
1N4007 |
-2,066 |
5,29 |
0,61 |
1,135 |
9,15 |
2 |
2,059 |
11,76 |
1N4148 |
-2,066 |
5,29 |
0,65 |
1,135 |
9,14 |
1,99 |
2,059 |
11,78 |
1N649 |
-2,066 |
5,29 |
0,663 |
1,132 |
9,14 |
2 |
2,059 |
11,8 |
Diodo zener
Volt |
mA |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
|
Vi |
IZ |
VZ |
VBE |
VCE |
VR2 |
VR2+VA |
VCE + VZ +VR2 |
|
APD7,5 |
-2,0661 |
11,25 |
7,13 |
1,196 |
2,7 |
1,923 |
2,058 |
11,75 |
APD6,2 |
-2,0661 |
11,25 |
6,07 |
1,192 |
3,59 |
2 |
2,058 |
11,66 |
ZPY5,1 |
-2,0661 |
11,24 |
4,71 |
1,189 |
5,08 |
1,938 |
2,058 |
11,73 |
APD3,3 |
-2,0661 |
11,23 |
3,175 |
1,181 |
6,63 |
1,939 |
2,058 |
11,74 |
Diodo LED
Volt |
mA |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
Volt |
|
Vi |
ID |
VD |
VBE |
VCE |
VR3 |
VR3+VA |
VCE + VD +VR3 |
|
Verde rot |
-2,061 |
19,05 |
2,131 |
1,188 |
7,67 |
1,854 |
2,058 |
11,65 |
Rosso rot |
-2,061 |
19,05 |
1,666 |
1,175 |
8,14 |
1,856 |
2,058 |
11,66 |
Verde ret |
-2,061 |
19,05 |
2,164 |
1,185 |
7,64 |
1,859 |
2,058 |
11,66 |
Rosso ret |
-2,061 |
19,05 |
1,692 |
1,178 |
8,11 |
1,854 |
2,058 |
11,66 |
I risultati ottenuti sono in ottimo accordo con quelli preventivati.
La tensione Vi risulta in tutti i casi i circa 2.1V così come VR1 + VA, cioè la differenza di potenziale sulla serie R1, 2, 3 e amperometro, ossia la tensione sull'ingresso invertente.
Dalla colonna VCE della tabella riguardante il diodo zener si nota come la differenza di potenziale tra collettore ed emettitore si adegui alla differenza di potenziale ai capi del diodo in esame, e che il BJT lavora in zona attiva.
La colonna VCE + VZ +VR2 conferma la limitazione imposta per la tensione di zener.
Inserendo al posto della R1, 2, 3 un potenziometro con in serie una resistenza che imponga una massima corrente è possibile adoperare il circuito per rilevare per punti le caratteristiche di diodi e diodi zener.
