Küçük kapasiteleri hassas ölçen mikro denetleyicili ölçü alati

Abstract

ÖZET Küçük kapasitelerin mikrodenetleyici kullanılarak ölçülmesini gerçekleyen ve negatif geribesleme tekniğine dayanan bir ölçme yöntemi bu tezde ele alınmıştır. Yarıiletken elemanların jonksiyon kapasitelerinin de ölçülebildiği bu yöntemde kapasite diyodlarının (varikap) ölçülmesi olayı da incelenmiştir. îlk olarak, genel kapasite ölçme yöntemlerinden bahsedildikten sonra özellikle bu tezde ele alman kapasite ölçme yöntemi irdelenerek getirdiği avantaj ve dezavantajlar anlatılmıştır. Daha sonra analog ölçme devresinden bilgilerin alınıp sayısal olarak değerlendirilmesini sağlayan ve ölçme aletindeki tüm kontrol işlemlerini gerçekleyen mikrodenetleyici tümdevre elemanının yapısı ve özellikleri ele alınmıştır. Mikrodenetleyici tanıtıldıktan sonra sistemi oluşturan başlıca iki kısımdan sözedilmiştir. Bunlardan birincisi; analog ölçme devresi ile bu devreden alman bilgilerin değerlendirildiği ve sistemin kontrolünün sağlandığı mikrodenetleyicili donanım kısmıdır. İkincisi ise ölçme sisteminin kontrolünü sağlayan rrıikrodenetleyicinin yazılımıdır. Bu kısımda yazılımın mantığını ortaya koyan akış diyagramı üzerinde durularak bilgi verilmiştir. 12 fonksiyonlu telefon tuştakımı yardımıyla ölçme aletinin nasıl kontrol edildiği ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Kapasite ölçme ve kapasite diyodlarının kapasite-gerilim eğrilerinin çizdirildiği kademe olmak üzere başlıca iki kademe vardır. Ayrıca her iki kademenin içinde de 0-120 pF ve 0-1200 pF olmak üzere iki kademe daha vardır. Bu kademelerin seçimi tuştakımı ile yapılmaktadır. Kapasite ölçme kademesinde ölçülen kapasite göstergede doğrudan verilir. Kapasite diyodu konumunda her gerilim adımına karşı gelen kapasite değeri grafiksel olarak veya tablo halinde verilir. Bütün bu kademe seçimleri ve kontrol işlemleri kullanıcı tarafından tuştakımından girilmektedir. Pratik olarak gerçekleştirdiğimiz ölçme aletinin beklenen özellikleri ne derece sağladığı ve aletin yapılacak ekleme ve çalışmalarla daha da geliştirilebileceği konulan Sonuçlar ve Öneriler Bölümünde ele alınmıştır. -VI-

SUMMARY A measurement method based on negative feedback technique is explored in this thesis for measuring small capacitances using a microcontroller. Junction capacitances of semiconductors can also be measured using the method presented in this thesis. The problem of measuring diode capacitance is an other subject dealt with in this thesis. In the introduction three general techniques for measuring capacitances are mentioned. Then the method used in this thesis, a self-balance-type capacitance-to-DC voltage converter technique, is compared and contrasted with the other methods to present the advantages and disadvantages. The structure and properties of the microcontroller, which converts the signal from the analog measurement circuit to digital signal and controls the measurement equipment, is explained in a later section. Two main parts of the system design are then explained in detail. One of these is the microcontroller hardware that controls the whole system including the analog measurement circuit and the circuit responsible for the conversion of signals. The other one is the software of the microcontroller. In this particular section information on the software logic is presented in the form of flow diagrams. Control of the measurement system is done by use of a 12 button telephone keyboard. A section is devoted to the explanation of this system. There are two selections possible in this system. These are the measurement of the capacitance and the drawing of the capacitance-voltage graphs of the capacitance diodes. Each one of these selections is made up of two stages, 0- 120 pF and 0-1200 pF, and it is possible to make a 0-adjustment by use of the telephone keyboard. The capacitance measured in the capacitance measurement stage, can be seen directly on the display. Selecting diode capacitance stage will cause a plot of the capacitance versus voltage steps of the measurement be displayed either as a line graph or as a table. The measurement equipment is practically realized by the author of this thesis. A discussion of the functionality and properties of the equipment as well as suggestions on further improvements are given in the last section. -vn-