模拟电子技术课程设计-β值测量仪.doc

模拟电子技术课程设计摘要本设计以三位半a/d转换器icl7107芯片为核心器件，通过转换电路、放大电路，将晶体管的值转换成电压信号，再通过a/d转换器icl7107采集电压信号，将电压值（即晶体管的值）通过led数码管显示出来，从而达到测量晶体管的值的目的。关键词a/d转换器icl7107 晶体管值 转换电路 led数码管显示1 设计任务及要求1.1设计任务根据技术要求和已知条件，完成选题电路的设计、装配与调试。比例电路数字电压表转换电路值1.2设计要求（1）直流稳压电源供电，可测量晶体管值，要求： 测量范围：npn管1200（可选：扩展至500）pnp管1200（可选：扩展至500） 最大误差：2.5%（可选：扩展至1%）（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图。2 设计思想设计电路测量三极管的值，将三极管值转换为其他可用仪器测量的物理量来进行测量，如电压。根据三极管电流ic=ib的关系，可得到电压ve与之间的关系。然后再通过a/d转换器将采集到的电压信号转化成数字信号，送到显示器显示，显示的值即值。3 方案论证3.1 转换电路的选择晶体管的值即共射交流放大系数近似等于共射直流放大系数，ic为集电极电流，ib为基极电流，则有ic=ib将晶体管的值转换成电压信号3.2 a/d转换电路采用三位半a/d转换器icl7107是一块应用非常广泛的集成电路。它包含3 1/2位数字a/d转换器，可直接驱动led数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。4 理论分析与单元电路设计4.1 值准换电路设计npn型晶体管的值准换电路npn型三极管的值准换电路如上图， r2=43k为固定偏置电阻，所提供的基极电流ib100ua。r1=10为取样电阻三极管的c极接vcc，由电源提供+5v的集电极电压。输出电压uo也即icl7107的输入电压ui与被测晶体管的值成正比，能直接显示出值。对于pnp管，只需将三极管的e极接vcc，并将r2连至地端，如下图所示，就能得到同样的运算关系，从而测出晶体管的值。 pnp型晶体管的值准换电路4.2 a/d转换电路设计设计方案中译码电路由芯片icl7107完成。icl7107是一块应用非常广泛的集成电路。它包含3 1/2位数字a/d转换器，可直接驱动led数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。 icl7107引脚图icl7107引脚功能及主要电气参数：v和v-分别为电源的正极和负极。a1-g1,a2-g2,b3-f3：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接个位、十位、百位led显示器的相应笔画电极。bck：千位笔画驱动信号。接千位leo显示器的相应的笔画电极。pm：液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称背电极。oscl-osc3 ：时钟振荡器的引出端，外接阻容或石英晶体组成的振荡器。第38脚至第40脚电容量的选择是根据下列公式来决定： fosl = 0.45/rccom ：模拟信号公共端，简称“模拟地”，使 用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。test ：测试端，该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地，故也称“逻辑地”或“数字地”。vref vref- ：基准电压正负端。cref：外接基准电容端。int：27是一个积分电容器，必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件in和in- ：模拟量输入端，分别接输入信号的正端和负端。az：积分器和比较器的反向输入端，接自动调零电容caz 。如果应用在200mv满刻度的场合是使用0.47f，而2v满刻度是0.047f。buf：缓冲放大器输出端，接积分电阻rint。其输出级的无功电流( idling current )是100a，而缓冲器与积分器能够供给20a的驱动电流，从此脚接一个rint至积分电容器，其值在满刻度200mv时选用47k，而2v满刻度则使用470k。5 显示5.1 显示用共阳数码管：led数码管是由发光二极管构成的，亦称半导体数码管。将条状发光二极管按照共阴极(负极)或共阳极(正极)的方法连接，组成“8”字，再把发光二极管另一电极作笔段电极，就构成了led数码管。若按规定使某些笔段上的发光二极管发光，就能显示从09一系列数字。5.2 共阳数码管的管脚图如下所示： 5.3 芯片icl7107与共阳数码管连接图：6 测试方案测量工具： 万用表dt9205测量方法：根据现有条件，取不同型号的npn管9013、8050各一个，pnp管9012、8550各一个，分别用数字万用表和所做值测量仪分别测出它们的值并记录在下表，并计算误差。7 测试结果及结果分析管极性型号万用表测量值测量仪测量值误差npn9013pnp9012误差分析：用万用表测量的值同测量仪测量的值基本一致，误差很小。误差的存在是由于数字万用表提供的基极电流ib与测量仪提供的基极电流不同引起的，即直流放大倍数受到基极电流的微小影响。8 元件清单元器件名称元件标称值或型号电阻101，1m1，47k1，100k1三极管90121,90131a/d转换器icl7107电容100pf，104，474，224显示器共阳数码显示管4电位器50k29 心得体会在这次模电的课程设计中，我学到了很多东西，加深了对书本知识的进一步了解，发现自己还有很多的不足。测量三极管值这个题目看上去非常困难，根本无从着手，但是经过老师和同学的讲解后，就觉得自己还是能完成设计的。大致的思路老师已经有了提示，再根据实验室所提供的器件，几经周折，顺藤摸瓜的找到了设计思路。接下来我们要做的就是把它细化，具体化，画出整个电路图，计算各个元件的参数值。 尽管已经做了不少模电的试验了，但是还是对一些常用的器件常识缺乏认识。像色环电阻都不知道用了多少遍了，但是还是很难记住它的色码意义，有时候还得用万用表测试一下才行。我只能对照着书本上讲的色环电阻的各色代表的数值去一一计算。要是当初就默记与心就方便多了。还是接触的少，要是经常接触，相信自己也是很快就能读出来的。还有三极管，不同型号的三极管，区分它的e、b、c三个级是很重要的，这个我还是不太熟练，以后要多接触些不同类型的三极管。这次试验还用了multisim的仿真工具，让我又一次更加熟悉了multisim的使用，仿真时遇到了很多的问题，例如说逻辑错误，显示管没有显示，数字不符合题意等。这都需要自己去处理，有时候由于一个很小的错误，让我用了半天的时间来处理，可见细心的习惯是多么重要！ 许多仿真时的东西和现实当中的操作还是不一样的，仿真时候用的数据都很理想，而实际当中有很多不一样了，尤其是电位器、电阻没有正好的，所以在实际做出的电路中存在着很大的误差。自己以后在这方面要注意，记住自己做的试验不光是为了完成任务，而是要用心去做，把它做好，做认真，电路板不光是个实现某种功能的东西，还要注意到它的工艺美观性。总之，在这次模拟电子技术课程设计的试验中，自己学到了很多的实际当中和理论中的东西，产生了很大的兴趣，同时也感到自己还有很多的东西需要学习，还远远的不行着呢。任何一个项目都可以划分成若干个模块，然后再通过控制电路把这些电路连接起来，反复的调时就能成功。书本上学