Bel titolo altisonante ma in realtà lo strumento "curve tracer" è molto complesso e preciso  per poter essere sostituito da un semplice oscilloscopio, il compito del "curve tracer", come dice li suo nome, è quello  di visualizzare le caratteristiche di un semiconduttore sullo schermo assieme ai valori numerici dei vari parametri che gli appartengono fig.1.



In essa, in particolare, sono rappresentate le curve caratteristiche di uscita di un BJT, lo strumento è dotato di varie manopole o comandi touch screen per poter visualizzare o variare ciò che interessa all'operatore. Il mio lavoro non può certo competere con quello che ha impegnato i progettisti di un "curve tracer", sullo schermo del mio oscilloscopio appare solo una curva di uscita  alla volta, non si possono visualizzare i valori dei vari parametri tutti assieme ma bisogna ricavarli con misure più laboriose, inoltre occorre possedere un generatore di segnale a dente di sega, un buon tester che riesca a misurare, con precisione, livelli di corrente dell'ordine del uA in su e, ovviamente, l'oscilloscopio. A livello didattico e di semplicità, però,  nulla da eccepire,  questo circuito fa ragionare e magari fa venire in mente nuove idee per nuovi progetti.

Per poter funzionare come "curve tracer" l'oscilloscopio deve essere commutato in modalità X-Y, in essa lo schermo non è più sede di segnali variabili nel tempo ma si trasforma in coordinate cartesiane, il segnale presente sull'ingresso X (CH1) fa spostare il punto luminoso in orizzontale e quello sull'ingresso Y (CH2)  in verticale di quel tanto che dipende dall'ampiezza della tensione applicate agli ingressi e dalla posizione della manopolina V/DIV, quest'ultima  può essere variata in modo usuale, ed in modo usuale si effettua la lettura sullo schermo della tensione cioè mediante il conteggio delle divisioni sulla griglia, in questa modalità la manopolina TIME/DIV è disattivata.

Quando si imposta l'oscilloscopio in modalità X-Y senza la presenza dei segnali ai due ingressi, appare un punto luminoso che potrebbe trovarsi in qualsiasi parte dello schermo. Mediante la manopolina POSITION (orizzontale) si sposta il punto in orizzontale mentre mediante la manopolina POSITION (verticale) del canale Y si sposta in verticale, la manopolina POSITION (verticale) del canale X non ha effetto, vedi fig. 2 (manopolina POSITION orizzontale) e fig. 3 (manopolina POSITION verticale Y).

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Regolo le due manopoline per portare il punto al centro dello schermo   per poter fare una piccola dimostrazione di come funziona l'oscilloscopio in modalità X-Y, fig. 4.



Ora invio un segnale sinusoidale di ampiezza +/- 10V nell'ingresso X e regolo la manopolina corrispondente V/DIV  a 5V/DIV, si nota, sullo schermo,  una piccola linea larga  4 divisioni corrispondenti appunto a 20Vpp (4DIV * 5V), a sinistra del punto la linea rappresenta  i valori negativi della tensione (-10V)  e a destra quelli positivi (+10V), il centro è a 0V. Fig. 5.



Sposto il segnale dall'ingresso X all'ingresso Y ed eseguo le stesse operazioni, il risultato è visualizzato in fig. 6.



Ora mando ad entrambi i canali lo stesso segnale e quello che ci si potrebbe aspettare è visualizzato in fig. 7 ovvero una diagonale a 45 gradi la quale ci dice  che ad un incremento sulla coordinata X corrisponde lo stesso incremento su quella Y.



Ora non è difficile capire come è possibile tracciare su di un oscilloscopio, in questa modalità di funzionamento, le curve di uscita del BJT. Per farlo si osservi la figura 8.



Il transistor nel disegno è quello del quale vogliamo visualizzare le caratteristiche e ricavarne i parametri, al suo collettore è presente un segnale a dente di sega e la tensione VCE viene inviata al canale X. Sul canale Y, invece, si invia la tensione presente ai capi della resistenza, è stata scelta da 1 ohm in modo di leggere sulle coordinata Y direttamente il valore di  una corrente senza usare una calcolatrice per ricavarselo. I generatore di corrente è variabile in maniera che possiamo decidere, tramite il multimetro commutato su amperometro, che corrente IB dobbiamo inviare al BJT e quindi quale è la curva che vogliamo osservare sullo schermo.
Si noti che mentre la tensione VCE è concorde al verso della corrente IC (entrante nel collettore) è positiva e si troverà sulla destra del punto luminoso, la tensione VR è invertita e si troverebbe sotto il punto con la conseguenza che le curve si estenderebbero verso il basso dello schermo. E stata scelto questo collegamento per leggere la VCE senza l'errore dovuto alla introduzione della resistenza, d'altronde se avessi posto a massa il coccodrilletto della sonda del canale Y ci sarebbe stato un cortocircuito tra l'emettitore e la massa stessa. Per ovviare a questo problema basta invertire in canale Y, fig. 8.



A questo punto abbiamo  le escursioni della VCE e della VR (IC) positive, conviene allora portare il punto all'estrema sinistra in basso per avere tutto lo schermo a disposizione, fig. 9.



Il segnale a dente di sega, tramite il gruppo di componenti U1, Q4, Q3, va ad alimentare il collettore del transistor Q2 che è quello sotto prova. L'operazionale ed i due transistor in connessione darlington, servono per separare il generatore a dente di sega dal collettore di Q2, infatti, in base alle nostre scelte, potremmo scegliere di analizzare curve con correnti IC notevoli che il generatore esterno non sarebbe in grado di erogare. Per sapere qual'è il limite massimo di corrente che si può far circolare in Q2 si utilizza la seguente formula:

ICmax = I_U1_max * HFE_Q4_Q3 = 0.02 * 100 = 2A

dove, ICmax è la massima corrente che possiamo far circolare in Q2, I_U1_max è la massima corrente che può erogare l'operazionale a 15V e HFE_Q4_Q3 è il prodotto degli HFE di Q4 e Q3 (ho preso il valore minimo (10). 

Il generatore di corrente può erogare correnti  da circa 8uA a circa 120mA settabili mediante commutatore a quattro posizioni, questi  valori sono più che sufficienti per polarizzare la maggior parte dei transistor di media potenza, inoltre c'à la possibilità di variare la corrente erogata in modo continuo tramite il potenziometro R4, qui di seguito sono indicati i valori minimi e massimi e le preselezioni.

Preselezione commutatore su posizione 1 = 8uA a 0.1mA
Preselezione commutatore su posizione 2 = 0.08mA a 1mA
Preselezione commutatore su posizione 3 = 0.8mA a 11mA
Preselezione commutatore su posizione 4 = 8mA a 119mA