半導體三極管β值及范圍測量儀設計報告

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1、 課 程 設 計 課題名稱：半導體三極管β值及范圍測量儀 完成人： 班級： 學號： 時 間： （一）設計內容及要求 1. 設計內容：制作一個自動測量NPN型 硅三極管β值的顯示測試儀。 2. 設計要求： 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）電路設計 電路設計整體框圖 使用被測三 極管構成放 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 計數(shù) 譯碼 顯示 555產生秒脈沖 發(fā)揮部分 基本部分 （三）實驗器件 示波器 1臺 萬用表 1臺 直流穩(wěn)壓電源 1臺 模擬實驗裝置 1臺 數(shù)字試驗箱 1臺 四運放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)計算及元器件選擇 1)微電流源（圖1）：構成微電流源電路,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,的選擇應在之間為宜,且的選擇應不小于,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電壓的比較電路輸入端進行比較，對應某一定值，只有相應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，對應的分檔編號分別是0、1、2、3、4）。需要四個基準電壓，于是有四個滑動變阻器產生四個不同的基準電壓，再用四個運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電壓的比較電路輸入端進行比較，對應某一定值，相應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）基礎部分： 1.將變化的值轉化為與之成正比變化的電壓，再取樣進行比較、分檔。根據(jù)三極管電流的關系，當為固定值時，反映了的變化，電阻上的電壓又反映了的變化，對取樣加入后級進行分檔比較。 2.將取樣信號同時加到具有不同基準電壓的比較電路輸入端進行比較，當同相輸入端電壓值大于反相輸入端電壓值時，運算放大器輸出端為正，發(fā)光二級管點亮，否則不亮。分別

6、調節(jié)4個電位器的阻值，以改變基準電壓，使其分別能在值四個檔的臨界值時點亮二極管。同時，對比較器輸出的高電平進行二進制編碼，再經顯示譯碼器譯碼，驅動數(shù)碼管 顯示出相應的檔次代號。 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，將采集的電壓量轉化成與之成正比變化的頻率。合理設定參數(shù)使在一定時間內通過的脈沖個數(shù)即為被測三極管的值。由555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產生計數(shù)時間控制信號，該信號只有一個正脈沖，從電路連通到計數(shù)時間結束，保證不會重復計數(shù)，將兩個

7、脈沖信號同過與門送到74LS90構成十進制加法計數(shù)器，用于計數(shù)脈沖的個數(shù)，再經CD4511譯碼，數(shù)碼管 顯示計數(shù)的值。通過調節(jié)R2、R3的阻值，來縮小顯示數(shù)字與真實數(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)與真實數(shù)據(jù)還是有差距的。 發(fā)揮部分整體電路圖 （六）總結 1.方案設計優(yōu)點： 成本低，不需要人工接電路，通過MULTISIM，就可以直接仿真出來，方便調試?；静糠挚梢缘玫胶軠蚀_的結果，發(fā)揮部分應用了很多知識，雖然結果有誤差，但是思路正確。 2.方案設計缺點： 發(fā)揮部分顯示結果不精確

8、，存在誤差，需要調試的時間較長，且顯示結果等待時間較久。 課題的核心及使用價值，改進及展望該電路 3.核心及實用價值： 該課程設計將理論與實際相聯(lián)系在一起，使我們深刻認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)實中很多情況下是不能拿來就用的，要根據(jù)實際情況經過不斷地測試和調整，才能達到我們預期的要求。而且深化了所學理論知識，使我們了解到更多的實際問題及解決方法。這一過程，培養(yǎng)了我們綜合運用知識的能力，增強了我們獨立分析與解決問題的能力，訓練培養(yǎng)了嚴肅認真的工作作風和科學態(tài)度，為以后從事電子電路設計和研制電子產品打下初步基礎。 改進和展望：課程設計性實驗涉及到了我們所學各科知識

9、，包括數(shù)字電子電路、模擬電子電路、電路及電子線路實驗及multisim軟件的應用，綜合性較強，我們只有結合所學知識才能設計出滿足特定要求的電路；設計性實驗對于我們運用所學的知識要求較高，因此在準備實驗的過程中要全面復習所需的基礎知識，重點掌握相關的章節(jié)，預先根據(jù)要求確定所用電路和器件，熟悉掌握各種典型電路的設計、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 從本次電子課程設計中，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用，為專業(yè)學習提供了好的實例，然后，還學會了知識的實踐化，不只是停留在理論基礎上。反復的調試電路，更是鍛煉了我的耐心和做事細致程度，掌握了設計一個數(shù)字電路的基本方法和基本步驟，實際解決設計中出現(xiàn)的問題，增強了尋找問題，解決問題的能力。這不僅幫助我更好地掌握書本知識，尤其重要的是增強了自信心，培養(yǎng)了獨立思考的能力！ （八）參考文獻 [1]童詩白 華成英 主編，模擬電子技術基礎（第四版），高等教育出版社 [2]閻石主編，數(shù)字電子技術基礎（第五版），高等教育出版社 [3]模擬電子技術實驗指導書 青島大學電子實驗教學中心 [4]康華光主編 電子技術基礎 [5]孫肖子主編 現(xiàn)代電子線路和技術實驗簡明教程