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每日开源硬件精选简报 2026-08-19

每日开源硬件精选简报 2026-08-19 飞多学堂
2026-09-02
9

🏆 今日精选(来自 GitHub)

  • 项目名称
    :VBA Curve Tracer(VBA 曲线示踪仪)
  • 项目类型
    :[半导体 / 晶体管曲线示踪仪](相邻类目 · 仪器仪表,四大核心类目之外的高阶仪器)
  • 项目链接
    :https://github.com/paulvee/VBA-Curve-Tracer
  • 项目图片

VBA Curve Tracer 整机内部结构:

打开外壳可见主基板、前面板控制板、背板、电源变压器、散热片与飞线,4 块 PCB 模块化布局清晰。

VBA Curve Tracer 实测 I-V 曲线:

前面板接线后,外接数字示波器 X-Y 模式即可显示 BJT / FET / 二极管 / 晶闸管等器件的 I-V 特性曲线族。

  • 硬件平台
    :以模拟信号链为主 —— 含 DAC 步进电流源 / 三角波发生器 + 多路隔离电源(AC 供电、DUT 供电、X-Y 供电);无 MCU 固件,纯硬件仪器,I-V 曲线由外接数字示波器 X-Y 模式显示
  • 开源状态
    :已提供原理图(格式:完整 PDF + 分模块 PNG —— Main Board / Front Board 各含逐页原理图)| 软件 [无软件,纯硬件仪器]
  • 核心亮点
    • 性能对标泰克 Tektronix 577 级曲线示踪仪,可测绘 BJT / FET / 二极管 / 晶闸管等器件的 I-V 特性曲线族(步进基极/栅极电流 × 扫描集电极/漏极电压)
    • 4 块 PCB 模块化设计
      (主基板 + 前面板 + 前面板控制板 + 背板,2 层 FR-4,145 × 240.6 mm),配套完整 Gerber、Excel BOM、装配 / 校准 / 验证说明 PDF 一应俱全
    • 大学实测背书
      :作者所在大学据此批量制作 10 台用于实验室教学;EEVblog 社区长期活跃,BOM 持续修订(2025-08 仍有更新),证明可复刻、可量产
    • MIT 许可
      ,全文档公开,个人可下单打板自组;作者无偿分享、仅要求复刻者自行验证电路可行性
  • 推荐理由
    :把"实验室级的半导体曲线示踪仪"做成完全开源、可自组的 DIY 项目,硬核程度与完成度都极为惊艳,是四大核心类目之外最值得收藏的仪器级开源硬件。

📋 项目简介

VBA Curve Tracer 是一台半导体/晶体管曲线示踪仪的开源复刻项目,由 Paul Versteeg、Mark Allie 与 Bud Bennet 合作完成。仓库包含构建所需的全部文件:主基板 / 前面板控制板 / 背板 / 前面板共 4 块 PCB 的 Gerber、完整原理图 PDF、Excel BOM、装配/校准/验证说明 PDF。仪器性能对标泰克 Tektronix 577 级曲线示踪仪,可测绘 BJT / FET / 二极管 / 晶闸管等器件的 I-V 特性曲线族。作者所在大学据此批量制作 10 台用于实验室教学,项目采用 MIT 许可,BOM 持续修订,可复刻、可量产。

🔧 设备参数

  • DUT 电压/电流档位
    • 0–35 V @ 0–2 A
    • 0–70 V @ 0–1 A
    • 0–200 V @ 0–100 mA
  • 扫描波形
    :默认 160 Hz 三角波(内部可调约 140 Hz–650 Hz),可选 DC 模式用于漏电流测量。
  • 电流范围
    :×1 / ×0.5 / ×0.2 / ×0.1 / ×0.05 / ×0.02 共 6 档;DC 模式下 ×1 自动变为 ×0.5。
  • 步进发生器
    :0–7 步/周期;步进幅度按 1-2-5 序列从 1 mV/1 mA 到 5 V/5 mA;BJT 用电流步进、FET 用电压步进;可选 ±7 V(BJT)/ ±2 V(FET)偏置。
  • 显示设备
    :外接 CRT 或数字示波器 X-Y 模式,背板提供 X、Y BNC 输出,可选 Z/blanking 输出。
  • 供电
    :IEC C-7 电源输入,内置 EMI 滤波与保险丝;支持 115 V @ 60 Hz 或 220–240 V @ 50 Hz 切换。
  • 功耗
    :待机约 0.25 A / 12.5 W;满载 35 V @ 2 A 时约 0.34 A / 53 W。
  • 机壳
    :塑料外壳 25 cm × 18 cm × 8 cm,整机约 2.5 kg。

🎯 项目背景

作者 Paul Versteeg 从 2017 年开始在博客记录 Curve Tracer 的理论与原型搭建,后续与 EDA 专家 Mark Allie、硬件开发者 Bud Bennet 合作完成 V2/V3 版本,最终形成面向 DIY 建造的 VBA Curve Tracer。项目命名中的 "VBA" 即作者团队所在环境(University of Applied Sciences VBA)的缩写。设计目标是复刻一台接近泰克 577 水平的晶体管曲线示踪仪,并以完全开源的文件包让个人或学校实验室能够自行打板组装。作者明确提醒复刻者需自行验证电路可行性,但仓库已把踩过的坑(如长测试线导致的 EMI 损坏、Y 放大器增益标注不清等)以 BOM 修订和安装说明的形式公开,对二次开发者极其友好。

📊 核心参数

类别
型号/参数
说明
主架构
纯模拟信号链
无 MCU 固件,DAC 步进源 + 三角波扫描 + 多路隔离电源
DUT 电压范围
0–35 V / 0–70 V / 0–200 V
三档可选,每档 0–100% 连续可调
DUT 电流范围
0–2 A / 0–1 A / 0–100 mA
对应三档电压,6 档量程细分
扫描频率
约 160 Hz(可调 140 Hz–650 Hz)
三角波,可微调以优化示波器显示闪烁
步进输出
0–7 步/周期
BJT 电流步进 / FET 电压步进,1-2-5 序列
最小步进
1 mV / 1 mA
最低档位
偏置范围
±7 V(BJT)/ ±2 V(FET)
可正偏(aid)或反偏(oppose)
显示方式
外接示波器 X-Y 模式
背板 X/Y BNC,可选 Z/blanking
PCB
4 块 2 层 FR-4
主基板 + 前面板控制板 + 前面板 + 背板,145 × 240.6 mm
许可
MIT
硬件/文档全开源

📐 完整原理图(按功能区块)

仓库作者把 Rev2b 原理图按功能区块直接拆成了独立的 PNG 分页(主板 7 块 + 前板 5 块),并同时提供两份整本 PDF,已全部下载留档到 assets/2026-08-19/。下面先给两块板的整本首页概览,再按「电源 → 扫描信号 → 输出 → 控制与保护」的链路逐块贴图。

区块
板卡
内容
01–07
Main Board
交流供电、隔离电源、三角波供电、三角波发生器、DUT 供电、电流源、XY 供电
08–12
Front Board
电流/电压设定、数模转换、步进发生器缓冲、XY 放大器、故障保护

VBA 曲线示踪仪主板原理图(MainBoardRev2b.pdf 首页):

主板整本为 8 页 Letter 幅面 PDF,本页为首页;主板承担交流输入、隔离电源、三角波扫描发生器与 DUT 供电/电流源等全部功率与模拟功能。

VBA 曲线示踪仪前板原理图(FrontBoard-Rev2b.pdf 首页):

前板整本为 6 页 PDF,本页为首页;前板承担面板旋钮的量程设定、步进发生器缓冲、XY 输出放大与故障保护等控制与人机功能。

交流供电(ACSupply):
交流供电
主板第 1 块:IEC 交流输入经保险丝、浪涌抑制与 EMI 滤波后送入变压器,是整机的电源入口与安规第一道关口;曲线示踪仪要在 0–200 V 高压档下工作,因此这一级的隔离与滤波余量直接决定后级扫描输出的噪声底。

隔离电源(IsolatedSupply):

主板第 2 块:由变压器次级生成多组相互隔离的直流电源轨,分别供给三角波发生器、DUT 高压扫描与 XY 放大等模拟部分。相互隔离是为了让悬浮的 DUT 扫描电压不与地参考的测量回路冲突——这是半导体曲线示踪仪能同时测高压与微小电流的关键。

三角波供电(TriangleSupply):

主板第 3 块:为三角波发生器提供对称正负电源。三角波的线性度直接决定曲线示踪时 X 轴扫描的均匀性,因此这一级强调电源对称与低纹波。

三角波发生器(TriangleGenerator):

主板第 4 块:整机信号链的源头,产生周期性三角波(或半正弦)扫描电压,经后级功率放大后加在被测器件的集电极/漏极上,配合步进发生器即可在示波器上画出一组特性曲线族。

DUT 供电(DUTSupply):

主板第 5 块:被测器件(DUT)的扫描电压供给,按规格书提供 0–35 V / 0–70 V / 0–200 V 三档切换,是本机最高电压的部分;该块同时承担档位切换与限流,配合后级电流源实现不同功率器件的测试覆盖。

电流源(CurrentSource):

主板第 6 块:为被测器件提供步进的基极/栅极驱动电流,与三角波扫描电压同步,形成 1-2-5 序列的阶梯波;阶梯的每一级对应示波器上的一条特性曲线,级数与步进量决定了曲线族的疏密。

XY 供电(XYSupply):

主板第 7 块:为送到示波器 X/Y(及 Z)通道的测量放大器提供电源。X 轴取自 DUT 电压、Y 轴取自电流采样,两路信号经放大后由 BNC 输出,供电质量直接影响曲线在屏幕上的零漂与噪声。

电流/电压设定(CurrentAndVoltageSet):

前板第 1 块:面板旋钮与波段开关的量程设定网络,把操作者的档位选择转换为后级 D/A 与继电器的控制量。规格书中「电压 3 档 × 电流 6 档」的组合正是由这一块与 D/A 块共同实现。

数模转换(D2A):

前板第 2 块:把设定的数字量转换为模拟控制电压,用于设定步进电流大小与扫描电压幅度,是面板操作与主板模拟链路之间的接口。

步进发生器缓冲(StepGenBuffer):

前板第 3 块:对阶梯波进行缓冲与整形后驱动主板电流源。缓冲级需要提供足够的驱动能力与稳定的边沿,否则阶梯的每一级会出现过冲或台阶不等宽,反映到屏幕上就是曲线族疏密不均。

XY 放大器(XYAmp):

前板第 4 块:X/Y 输出放大器,把 DUT 电压与电流采样信号放大到示波器适用的电平,并提供增益/位移校准。仓库在前面板丝印上专门标注了修订版 Y 放大器增益,说明这一块在 Rev2b 中做过针对性修正。

故障保护(FaultDetect):

前板第 5 块:过压/过流检测与保护逻辑,在 DUT 短路或档位误操作时切断输出并点亮故障指示。曲线示踪仪常在高压大电流下试探未知器件,这一级决定了仪器与操作者的安全边界。


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