NPN型三极管β值数显测量实验报告.docx

信息科学与技术学院通信工程_专业课 程 设 计题目NPN型三极管值数显测量实验报告 目 录一 课程设计的任务及基本要求.1二 逻辑框图设计2三 逻辑电路的设计及参数计算 41.-VX转换电路 42.压控振荡器53.计数时间产生电路64.计数、译码、显示电路75.清零信号电路96.电路原理图9四 安装调试步骤及遇到的问题10五 印刷线路板设计14六 体会及建议15七 参考文献18八 附录（元件使用说明）18九 附图（框图 逻辑图 印刷线路板图）25一、课程设计的任务及基本要求（一）实验目的：测量NPN硅三极管的直流电流放大系数。（二）测试条件及要求：1.测量NPN硅三极管的直流电流放大系数 199。（1）IB10mA，允许误差2。（2）14V VCE 16V，对不同值的三极管，VCE基本不变。 2.采用一只发光二极管、两只LED数码管显示。两只数码管分别用来显示十位和个位，发光二极管用来显示百位，其亮状态和暗状态分别表示1和0。3.测量电路误差绝对值不超过 。4.数显清晰、稳定显示时间大于人眼的滞留时间（0.1S)。5.设B、C、E三个插孔，当北侧三极管插入时，打开电源，显示器即显示该三极管的值。（三）使用的主要元器件：1.选择器件的因素：考虑性能、价格、货源、体积等。尽量减少元件类型。（1）电阻： 1MW，最大不超过10MW，1/4 W，碳膜电阻。（2）电容：非电解电容100PF 0.5 mF考虑频率、性能稳定性、价格，独石电容。2.使用的主要集成器件：通用集成运放 LM324高阻型集成运放 LF351通用型集成电压比较器 LM311集成定时器NE555二五十进制计数器 74LS90BCD七段译码器 CD4511双D上升沿触发器 74LS74六施密特反相器 74LS14四2输入与非门CC4011共阴极LED七段数码管二、逻辑框图设计三、逻辑电路的设计及参数计算1-VX转换电路IB（1）IB=10A，允许误差2%；测试条件RbRCVCCIB =VCC VBE RbIC只需选择合适的Rb，而IC = b IB。IC与b成正比。（2）14VVCE16V，且对不同b值的三极管，VCE的值基本不变。即其值不受IC影响，则路中不能有RC。后面还应加一个电流到电压的转换电路从而构成电压并联负反馈。（3）用万用表实际测量=55，因此-VX转换电路安装完成后测出VX=0.051=2.8V左右。2.压控振荡器（1）积分器、电压比较器的选择：351高阻型；311专用电压比较器（转换速度快）（2）积分器中的D1使正向积分与负向积分的回路不通、时间不同。R90.4ns；又two应远远小于计数脉冲最小周期Txmin（T xmin=30ms/199=150s）。因此0.4nsR13C42150s，可取C4=470P，R13=56K。6.电路原理图四、安装调试步骤及遇到的问题1.安装（1）安装要点在电路原理图上标号芯片号和芯片管脚号，不用功能脚的逻辑电平。合理布置芯片和其他元件的位置。布线： 排好电源线和地线（通电前先把几路电源调好，注意共地）；线紧贴面包板，横平竖直，不交叉，不重叠；在芯片两侧走线，不可跨芯片；元件横平竖直。安装顺序：按信号流向，先主电路，后辅助电路。边安装，边调试。（2）安装注意事项在原理图上先标注芯片管脚(4011、14、数码管管脚图应画在旁边），并拟订安装调试方案。各集成芯片合理布局，同方向排列，不要插反。按框图分系统组装、调试。连线选用0.2-0.3mm的单股硬导线（为检查方便，各类电源线和地线最好用不同的颜色。特别注意各集成片的共地，采用多点共地利用横条和竖条）。紧贴面包板布线，导线要拉直，横平竖直，最好不要拐弯，不能拉斜线或在芯片上跨接。应根据距离和插入长度剪断导线，插入长度为0.4-0.6，过短可能接触不良；过长又可能把面包板戳穿，引起短路。使用过的导线可以利用，但线端不能有明显伤痕，并用镊子把线端夹直。插线时，电源必须关闭，不能带电操作。2.调试（1）调试要点电流、电压转换电路运放324的1脚输出一直流电压VX0.051V（小于10V）压控振荡器：（运放反相输入端应“虚地”）运放351的6脚输出已锯齿波24V比较器311的7脚输出矩形波29V555振荡器： 555的3脚输出矩形波30msRb555的5脚悬空或接0.022uF电容绝不能接地！清零波形：C4、R4的接点处输出尖脉冲计数、译码、显示：将555振荡器的3脚输出送计数器个位901 的时钟输入，观察数码显示。（2）调试注意事项：安装完毕不要急于通电，应先用万用表短路档根据电路图逐个检查每个集成片的引脚连接是否正确，有无错线、少线、多线，特别要仔细检查电源、地线是否连接正确、可靠。通电前先把几路电源调好，注意共地。3.试验中遇到的问题及解决方法：（1）第一天下午的时候，先弄清楚了面包板的结构，然后找出来原理图里所需要的电阻电容，以备后来使用。准备好了后便开始连接电路。但是没有测出来预期中Vx的值。（2）第二天的上午检查第一天的问题，但是把电路检查了几遍后，发现不是电路结构或者线路的问题，排除了许多可能性后，然后又借用了旁边组同学的LM324芯片接入电路后发现出现的Vx值是3.8-4.7V左右，于是我和另外一名小组同学决定去找老师换LM324的芯片。（3）第二天的下午，在换完芯片后，发现问题仍然没有解决，让我们一直很苦恼也很困惑，在我们检查过电源、电路和芯片过后，问题还是存在，于是我们又试着测量三极管三个管脚是否短路，拔出三极管后发现没有短路，但因为在找同学帮助后，还是没能发现问题，于是我们又去找老师换了三极管。直到第二天的实验结束，我们的第一步都没有完成，这让我和另一位同学非常苦恼也很无助。（4）直到最后一天上午，已经有两组同学完成了安装调试实验后，我们才终于找到原来是由于三极管管脚插入面包板的长度太深而引起了短路。就是这样一个小小的难以发现的错误让我们苦恼了两天。但是我们始终没有放弃一直在努力查找错误原因。（5）在终于发现了问题之后，我们赶快向下进行，后面为了避免发生那样难以检查的错误，我们十分小心，于是在测V1波形、555波形和清零信号波形时都非常顺利。最后由于时间的原因没能做出最后的结果，我和同伴都感到很遗憾难过。五、印刷线路板设计1.印刷线路板的设计依据：实验面包板连接电路2.设计要求： （1）双面板：正面用红色线（元件面，横线为主） 反面用蓝色线（连线面，竖线为主） 金属化孔用蓝色 （2）走线原则：线条横平竖直，同面线不能交叉 线条尽量少 每个芯片横向最多走三条芯片相邻管脚之间不能走线每个金属化孔只能插入一个元件管脚（3）元件标注（用铅笔）：标出元件符号标出元件值标出芯片的1脚（4）其他要求：（1）坐标纸大小：31cm23cm（2）比例尺：2:1（3）周边留宽：510mm（4）线宽：1mm（200mA/mm）（5）电源和地线：加宽（6）芯片跨度：7.5mm（7）芯片管脚间距：2.5mm（8）金属化孔：内径0.8mm外径1.5mm（9）电位器：两脚间距5mm六、体会及建议1.体会两周的课程设计很快就结束了。课设的时间和上课时有很大的不同，课设期间所有的环节和步骤都是在老师讲完规则和要求以后由我们自己独立完成，没有人指导，不会的时候我们就要自己去查，这对于我们来说也是很好的锻炼。这次课设实验与我们之前做的实验也有很大的不同。以往的实验我们只需要按照原理图连接线路就好，每个实验的面板模块都基本是规定好的，我们要做的只是看清楚电路图，用导线将各个元件连接起来就好，大家连出来的线路都是大同小异的。但是这一次不同的是虽然我们的电路原理图是一样的，但是不同的人安排的布局不会一样，连接出来的线路更不会雷同。我们需要考虑整体布局，需要考虑如何放置各个元器件而使得整个面板看起来更加整洁，布局更加合理，连接线尽量少。这就需要我们对整体电路有很清楚地认识，对面包板的结构非常熟悉，比如对于竖排的插孔，是五个一组互相连通的，像电阻电容就不可以放置在同一竖排，这样就会导致短路，而相邻两块之间的横排插孔是三四三分的，如果想要横排全部导通的话需要在它们之间连接两根导线等等。只有清楚地了解了这些，在线路的连接上才会得心应手。另外，这次实验最大的特点就是需要我们有足够的细心和耐心。导线是我们自己剪，这也需要一定的技巧，太用力往往会直接将胶皮和铜线一起剪断，所以力道一定要把握好。在线路的连接上更需要细心和耐心，接错一根线结果都不会出来，这也锻炼了我们排查线路的能力，因为只有前面的步骤的做对了才能继续进行后面的步骤，环环相扣不能随便发挥。另一方面，从我们失败的经验来看，实验过程中一定要按照要求进行，比如实验前老师要求我们各个元件以及导线插入面包板插孔的深度是0.3-0.5mm，可是就是由于我们没有注意这一点，导致三极管插入太深而短路，这种错误是一定要避免的。这次的实验考验了我们很多能力，也从另外一方面看出虽然我们的理论课程可以学的很好，但不一定会很好地运用到实践中去，因此我们一定要锻炼自己的动手操作能力。这次安装调试实验过程是两个人一组进行的，一次也要和同组的同学之间很好的合作。要发挥所长才能更快更好的完成实验。像我们组，因为我比较细心，所以我就负责连线，而我连完线后同伴则负责帮助检查纠错，所以虽然前两天我们在一个难找的错误上纠结的时间很久，但是最后一天在我们找出错误原因后，我们很快就赶上了其他组同学的进度，做出了清零信号的波形。总的来说，这次课程设计的实验对我们是一次挑战也很一个很大的锻炼。从中学会了很多道理，以后不论在学习还是生活中我们都应该更加认真和细心。还要学会不到最后一刻坚决不能放弃，也许希望就在我们看不到的不远处。希望后面的学习中，我们可以多一些这类的实践设计的课程，让我们不断提高自己的实践操作能力。2.建议（1）要想完成的又快又好，可以在连接线路之前画一个草图，并且在完全连接好前，可以假设性的连接，看排版问题，尽量不交叉，清晰明了的线路。（2）用不同颜色的线表示电源或地线，这样检查起来比较方便。在各个阶段的借口处也用不同颜色的布置好排版，这样既美观又好看。（3）老师的事先讲解再多一些，教会我们基本的查错能力。这样的话减少浪费了老师方面的资源和时间也锻炼了大家。（4）在准备工作阶段要事先标注好各个管脚的值这样的话方便后续的连接线路工作。（5）不要着急着把所有线都接好，每接一步都要检查线路的问题。七、参考文献1、电子技术基础（数字部分、模拟部分）（康光华主编）2、电子技术课程设计指南（张诚庆、杨丽华）八、附录（元件使用说明）1通用型集成运放LM324管脚图如附图8-1所示LM324内有四个结构相同，互相独立的运放。运放内部已有频率补偿电路，应用时可不用外接补偿电容。LM324用双电源工作，但也能单电源使用，其电压范围为3-30V，并具有很低的静态功耗，当电源电压为5V时，其非线形应用的输出电平可和TTL 器件相容。图8-12高阻型集成运放LF351管脚图如附图8-2所示LF351具有很高的输入电阻，特别适用于各种运算电路。一般工作时采用15v电源，它的输出级有过流保护电路，因而输出对地短路也不会损坏器件，但使用中应尽量防止发生短路，当需要调零时，可把电位器动端连负电流，两个固定端分别与调零端相连。图8-23通用型集成电压比较器LM311管脚图如附图8-3所示LM311具有较低的偏置电流和失调电流，用它构成的电压比较器其影响速度比用一般运放组成的电压比较器快，可用单电源供电，例如+15v，也可用双电源供电，例如15v。 图8-34集成定时器NE555管脚图如附图8-4所示NE555是一种模拟、数字混合式定时器集成电路，外接适当的电阻和电容就能构成多谐振荡器、单稳态触发器和双稳态触发器，用555定时器组成的多谐振荡器，振荡频率比较稳定。为便于频率调整，可外接电位器。 图8-45. 六施密特反相器74LS14 管脚图如附图8-5所示 图8-56. 四2输入与非门CC4011管脚图如附图8-6所示 图8-67. 双D上升沿触发器74LS74管脚图如附图8-7所示74LS74是具有直接置位端和复位端的双D触发器。逻辑功能如表3-1所示。表中的“ ”表示时钟CP的上升沿触发，带“*”的状态是不稳定的。图8-7表8-1 74LS74逻辑功能表输入输出预置清除时钟CPSDQLHXXHLHLXXLHLLXHHHHLHHLXLHHHLX8. 2/5十进制计数器74LS90管脚图如附图8-8所示74LS90内部含有一个二进制计数和一位五进制计数器。当计数脉冲由输入， QA与相连时就构成BCD计数器。当计数脉冲由输入，QD与相连时，可完成五二进制时序，在输出端QA可得到一个占空比为50%的十分频方波。另外，除计数输入和为下降沿作用外，置0端和，置