半導(dǎo)體三極管β值及范圍測量儀設(shè)計(jì)報告

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1、 課 程 設(shè) 計(jì) 課題名稱：半導(dǎo)體三極管β值及范圍測量儀 完成人： 班級： 學(xué)號： 時 間： （一）設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容：制作一個自動測量NPN型 硅三極管β值的顯示測試儀。 2. 設(shè)計(jì)要求： 1）對被測NPN型三極管值 分三檔 2）β值的范圍分別為80～120及120～160，160～200對應(yīng)的分檔編號分別是1、2、3；待測三極管為空時顯示0，超過200顯示4。 3）用數(shù)碼管 顯示β值的檔次 4）發(fā)揮部分：用三個數(shù)碼管 顯示β的大小，分別顯示個位、十位和百位。顯示范圍為0-199；響應(yīng)時間不

2、超過2秒，顯示器顯示讀數(shù)清晰，注意避免出現(xiàn)“疊加現(xiàn)象”。 （二）電路設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)整體框圖 使用被測三 極管構(gòu)成放 大電路 取樣電路 +比較器 電路 編 碼器 譯 碼 電路 數(shù) 碼 管 顯 示 壓控振蕩器 計(jì)數(shù) 譯碼 顯示 555產(chǎn)生秒脈沖 發(fā)揮部分 基本部分 （三）實(shí)驗(yàn)器件 示波器 1臺 萬用表 1臺 直流穩(wěn)壓電源 1臺 模擬實(shí)驗(yàn)裝置 1臺 數(shù)字試驗(yàn)箱 1臺 四運(yùn)放LM324 555定時器 三極管 二極管、穩(wěn)壓管 電

3、位器、電阻器、電容器 CD4532、CD4511 數(shù)碼管 （四）參數(shù)計(jì)算及元器件選擇 1)微電流源（圖1）：構(gòu)成微電流源電路,為待測三級管,微電流源提供基極電流,R8提供輸出電壓。調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值可以改變微電流源的輸出電流,的選擇應(yīng)在之間為宜,且的選擇應(yīng)不小于,以使三極管工作在合適的狀態(tài)。 取待測管的值為，即，根據(jù)公式：得出：，，最終輸出電壓為 圖一 微電流源 2)電壓比較器（圖2）： 將取樣信號同時加到具有不同基準(zhǔn)電壓的比較電路輸入端進(jìn)行比較，對應(yīng)某一定值，只有相應(yīng)的一個比較電路輸出為高電平，則其余比較器輸出為低電平。

4、 由于被測量的物理量要分五檔（即 值分別為<80、80～120、120～160、160～200 及>200，對應(yīng)的分檔編號分別是0、1、2、3、4）。需要四個基準(zhǔn)電壓，于是有四個滑動變阻器產(chǎn)生四個不同的基準(zhǔn)電壓，再用四個運(yùn)算放大器組成的比較電路，將取樣信號同時加到具有不同基準(zhǔn)電壓的比較電路輸入端進(jìn)行比較，對應(yīng)某一定值，相應(yīng)的一個比較電路輸出為高電平，其余比較器輸出為低電平。從上而下分別為：4檔、3檔、2檔、1檔。 圖二 電壓比較器 3）編碼譯碼 編碼 譯碼 顯示

5、CD4532引腳圖 CD4511引腳圖 數(shù)碼管 CD4532真值表 CD4511真值表 編碼譯碼顯示圖 圖4 （五）完整電路圖及工作原理 1）基礎(chǔ)部分： 1.將變化的值轉(zhuǎn)化為與之成正比變化的電壓，再取樣進(jìn)行比較、分檔。根據(jù)三極管電流的關(guān)系，當(dāng)為固定值時，反映了的變化，電阻上的電壓又反映了的變化，對取樣加入后級進(jìn)行分檔比較。 2.將取樣信號同時加到具有不同基準(zhǔn)電壓的比較電路輸入端進(jìn)行比較，當(dāng)同相輸入端電壓值大于反相輸入端電壓值時，運(yùn)算放大器輸出端為正，發(fā)光二級管點(diǎn)亮，否則不亮。分別

6、調(diào)節(jié)4個電位器的阻值，以改變基準(zhǔn)電壓，使其分別能在值四個檔的臨界值時點(diǎn)亮二極管。同時，對比較器輸出的高電平進(jìn)行二進(jìn)制編碼，再經(jīng)顯示譯碼器譯碼，驅(qū)動數(shù)碼管 顯示出相應(yīng)的檔次代號。 基本部分完整電路圖 2）發(fā)揮部分工作原理： 微電流源為待測三級管 提供恒定電流，確保待測三極管輸出電流不因其更換而改變，然后通過壓控振蕩器，將采集的電壓量轉(zhuǎn)化成與之成正比變化的頻率。合理設(shè)定參數(shù)使在一定時間內(nèi)通過的脈沖個數(shù)即為被測三極管的值。由555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生計(jì)數(shù)時間控制信號，該信號只有一個正脈沖，從電路連通到計(jì)數(shù)時間結(jié)束，保證不會重復(fù)計(jì)數(shù)，將兩個

7、脈沖信號同過與門送到74LS90構(gòu)成十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)脈沖的個數(shù)，再經(jīng)CD4511譯碼，數(shù)碼管 顯示計(jì)數(shù)的值。通過調(diào)節(jié)R2、R3的阻值，來縮小顯示數(shù)字與真實(shí)數(shù)值的差距，減小誤差，但誤差是不可消除的，所以只是減小了，卻并沒有消除，因此，顯示數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)還是有差距的。 發(fā)揮部分整體電路圖 （六）總結(jié) 1.方案設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)： 成本低，不需要人工接電路，通過MULTISIM，就可以直接仿真出來，方便調(diào)試?；静糠挚梢缘玫胶軠?zhǔn)確的結(jié)果，發(fā)揮部分應(yīng)用了很多知識，雖然結(jié)果有誤差，但是思路正確。 2.方案設(shè)計(jì)缺點(diǎn)： 發(fā)揮部分顯示結(jié)果不精確

8、，存在誤差，需要調(diào)試的時間較長，且顯示結(jié)果等待時間較久。 課題的核心及使用價值，改進(jìn)及展望該電路 3.核心及實(shí)用價值： 該課程設(shè)計(jì)將理論與實(shí)際相聯(lián)系在一起，使我們深刻認(rèn)識到課本中的理論知識很多都是建立在理想條件下的，在現(xiàn)實(shí)中很多情況下是不能拿來就用的，要根據(jù)實(shí)際情況經(jīng)過不斷地測試和調(diào)整，才能達(dá)到我們預(yù)期的要求。而且深化了所學(xué)理論知識，使我們了解到更多的實(shí)際問題及解決方法。這一過程，培養(yǎng)了我們綜合運(yùn)用知識的能力，增強(qiáng)了我們獨(dú)立分析與解決問題的能力，訓(xùn)練培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)和研制電子產(chǎn)品打下初步基礎(chǔ)。 改進(jìn)和展望：課程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)涉及到了我們所學(xué)各科知識

9、，包括數(shù)字電子電路、模擬電子電路、電路及電子線路實(shí)驗(yàn)及multisim軟件的應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，我們只有結(jié)合所學(xué)知識才能設(shè)計(jì)出滿足特定要求的電路；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對于我們運(yùn)用所學(xué)的知識要求較高，因此在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的過程中要全面復(fù)習(xí)所需的基礎(chǔ)知識，重點(diǎn)掌握相關(guān)的章節(jié)，預(yù)先根據(jù)要求確定所用電路和器件，熟悉掌握各種典型電路的設(shè)計(jì)、功能和各種元器件的原理、功能等等；然后根據(jù)需要組裝連接各功能電路，注意連接過程中元件的排布和布線，盡量使之勻稱、美觀；最后計(jì)算參數(shù)，確定參數(shù)是要多方面考慮每一個參數(shù)的改變所造成的影響，要有整體把握、綜合考慮的眼光；用仿真軟件改變參數(shù)以提高精確度和測量范圍，減少干擾；合理布線，便于排錯和

10、檢查，且方便他人檢查和參考。 （七）心得體會 從本次電子課程設(shè)計(jì)中，收獲很多，首先熟悉了MULTISIM的工作原理及環(huán)境，其次，開始將各部分知識綜合到了一切運(yùn)用，為專業(yè)學(xué)習(xí)提供了好的實(shí)例，然后，還學(xué)會了知識的實(shí)踐化，不只是停留在理論基礎(chǔ)上。反復(fù)的調(diào)試電路，更是鍛煉了我的耐心和做事細(xì)致程度，掌握了設(shè)計(jì)一個數(shù)字電路的基本方法和基本步驟，實(shí)際解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，增強(qiáng)了尋找問題，解決問題的能力。這不僅幫助我更好地掌握書本知識，尤其重要的是增強(qiáng)了自信心，培養(yǎng)了獨(dú)立思考的能力！ （八）參考文獻(xiàn) [1]童詩白 華成英 主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版），高等教育出版社 [2]閻石主編，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版），高等教育出版社 [3]模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 青島大學(xué)電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 [4]康華光主編 電子技術(shù)基礎(chǔ) [5]孫肖子主編 現(xiàn)代電子線路和技術(shù)實(shí)驗(yàn)簡明教程