三极管输出特性曲线测试电路

北 华 航 天 工 业 学 院 电子技术 课程设计报告报告题目： 三极管输出特性曲线测试电路 作者所在系部： 作者所在专业： 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 2010年6月20日 课程设计任务书课题名称三极管输出特性曲线测试电路完成时间2010-6-20指导教师崔瑞雪职称副教授学生姓名李洪杰班 级B08213总体设计要求和技术要点1、 三极管输出特性曲线可用示波器显示；2、 可显示8条特性曲线；3、 相邻特性曲线的间隔相同；4、 特性曲线的显示自上而下，且连续，无闪烁；5、 可控制显示特性曲线的起始部分。工作内容及时间进度安排第15周：周1-周3 ：立题、论证方案设计周4-周5 ：预答辩第16周：周1-周3 ：仿真实验周4-周5 ：验收答辩课程设计成果1与设计内容对应的软件程序2课程设计总结报告内 容 摘 要与电压就对应一条关系曲线，每取一个，与就对应一条关系曲线，因此，输出三级管的输出特性曲线是指在基极电流一定的情况下，集电极电流特性曲线是由若干曲线构成。三角波产生电路的设计中，由原理图可知：A1输出的是方波，A2输出的是三角波，电位滑动器提供了三角波直流电位。为显示输出特性曲线的起始部分，可以调节A点的直流电位。可编程放大器的设计中，为了显示8条输出特性曲线，就应该给基极提供8个间隔相同的电压，而这种电压可以通过可编程放大器得到。八进制时序记数器的设计中，利用MSIC（CC4022）即可构成八进制时序记数器。梯形基极电流产生电路和集电极电流变换电路的设计比较简单，通过基极电阻和发射极电阻就可以将可编程放大器的输出电压转换成基极电流。关键字：三极管 运算放大器 方波三角波产生电路 可编程放大器 梯形基极电流 输出特性曲线.目 录一、 概 述1二、方案设计与论证1三、单元电路设计与分析21.方波三角波放大器22.可编程放大器的设计33.八进制时序计数器的设计44,梯形基极电流产生电路和集电极电流变换电路的设计5四、总原理图及元器件清单6五、结论7六、心得体会7七、参考文献7一、概述 三极管输出特性曲线的X轴为，要求连续并呈线性变化，用三角波输入来实现这一要求。采用方波三角波产生电路，方波经积分可得到三角波。方波作为触发产生基极电流的时钟信号,以达到同步.三极管输出特性曲线的Y轴为，当很小时，近似等于,而电流不易得到，在发射极加入电阻，用代替。采用同相比例放大电路，通过CMOS模拟开关改变的值，改变放大器的增益，得到一组电压值，通过基极电阻和发射极电阻转化为基极电流。最后通过示波器显示.二、方案设计与论证三极管的输出特性曲线是指在基极电流一定的情况下，集电极电流与电压之间所对应的关系曲线。每取一个 ，与就对应一条关系曲线，因此，输出特性曲线是由若干条曲线构成的。首先，要显示一条输出特性曲线，就必须给基极提供一个固定不变的电流（可转换成电压），再给三极管的集电极和发射极之间提供一个连续可变的扫描电压（即示波器的X输入）。由于三极管的基极电流非常小，所以集电极电流可近似为发射极电流。而从发射极电阻得到的发射极电位与发射极电流的变化规律是相同的，因此再将发射极电位送至示波器的Y输入，三极管的一条输出特性曲线就会在示波器上显示出来。最后，要显示一组输出特性曲线，就要在显示一条曲线的基础上，按照一定的时间间隔给三极管的基极提供增量相同的基极电流（即阶梯信号），而且基极电流与c,e之间的电压变化必须同步，另外，要想连续的显示输出特性曲线，基极电流与c,e之间的扫描电压就必须是周期相同且相位同步的信号。再有，周期的选取应考虑人视觉的暂留特性，确保输出特性曲线的显示但不闪烁。三极管的输出特性曲线测试电路组成方框图如图1所示可编程放大器八进制计数器至示波器X轴输入端提供c,e扫描 电压至示波器Y轴输入端三角波产生电路被测三极管梯形基极电流产生电路集电极电流变换电路时钟信号产生电路 图1 三极管的输出特性曲线测试电路组成方框图三、单元电路的设计与分析1、 方波三角波产生电路设计运算放大器构成的三角波产生电路在输出三角波的同时，可得到与之完全同步的方波，方波即可作为时钟信号。因此，可将两部分电路合二为一。对于起扫描作用的三角波而言，起始的扫描电压应从零开始，才能显示完整的输出特性曲线。所以在A点加了一个直流电位，通过调节滑动变阻器可以改变A点电压的大小。三角波产生电路与LM324运算放大器构成，具体电路如图2所示：图2 方波三角波产生电路在图2中，中间输出的是方波，右边输出的是三角波如图3。在确定三角波周期时，应考虑在示波器上能同时显示八条输出特性曲线，且不能出现闪烁情况。这就要求8T小于人的视觉暂留时间0050.2秒。本实验中计算得T=0.16ms。图3 方波、三角波2、 可编程放大器的设计用运算放大器LM324和8个CMOS模拟开关及7个电阻来构成可编程放大器，如图4。当开关的控制端为高电平时，开关导通；反之断开。由上可知可编程放大器的输出电压与输入电压之间的关系为：=K（K=1、2、3、4、5、6、7、8）图4 可编程放大器 如果CMOS模拟开关的控制端用相同时间间隔的电平周期性地进行触发,那么,可编程放大器输出电压波形如下图:图5可编程放大器输出电压波形lll 3.八进制时序计数器的设计在可编程放大器中，两片CC4066的8个控制端需要相同的时间间隔的高电平周期性进行触发，需要设计一个能逐次产生高电平的八进制时序计数器。我们可以选用MSIC（4022）可直接构成八进制时序计数器，实现此功能，CC4022的功能表如下：输入输出CO状态CPINHCRY0Y7计数脉冲大于4CO=L计数脉冲等于4CO=L计数脉冲小于4CO=HHY0LL计数HLLL保持HLLLCC4022是4位计数器，具有8位译码输出，令CR 和INH为低电平，给CP提供一个时钟信号，计数器在时钟上升沿计数，Y0Y7逐次变为高电平。CC4022构成的8进制计数器如图6所示图6 CC4022构成的8进制计数器4.梯形基极电流产生电路和集电极电流变换电路的设计 通过基极电阻和发射极电阻就可以将可编程放大器的输出电压转化为基极电流。因基极电流很小，集电极电流近似为发射极电流，所以集电极电流变换电路也是通过发射极电阻将集电极电流变换为发射极电位，两者的变化规律一致仅差一个发射极电阻。 四、总原理图及元器件清单1总原理图2、元器件清单电阻R1R2R3R4R5R9R10R11R12R13R14R15阻值10k25k4001k10k100k300k10k10k10k1k滑动变阻器2 RV1 、RV2; 运算放大器LM3243 U1:A U1:B U1:C;CC4022 1; CC40662; 电容C1:1uf; 三极管2N2222;稳压管D2 (D1、D2) :10V; Power(直流源)：12v;五、结论通过给提供三极管提供电流和扫描电压，在示波器上可以显示出八条特性曲线，不同的电流值显示出的曲线幅度不一样，输出特性起始部分很陡略有增加时 ，增加很快，这是由于很小时，集电结反向电压很小，对达到基区的电子吸引能力不够，这时收很大，稍有增加从基区到达集电区的电子也增加，故随增加而增加，当超过某一数值以后，特性曲线变的比较平坦，这是由于大于某一个数值以后，集电结电场已经足够强，使发射区扩散到基区的电子绝大部分都到达集电区，故 再增加， 增加量减少，为一条比较平坦的直线。六、收获与体会通过这次课设试验，使我对三极管输出特性曲线的产生有了深入的认识和了解，明白了输出特性产生的原理，同时对protus软件的使用有了初步的认识，在今后的学习过程中会有很大的帮助，在课设过程中用到了许多电器元件，包括运算放大器，三极管，cc4066双向模拟开关，计数器等等，从而对个各元器件的功能和使用有了进一步的实用了解，课设过程中，充分运用到了自己所学的数电和模电知识，但课设过程中也遇到了许多麻烦和困难，分析原因一是自己对三极管输出特性曲线的原理认识的还不够，另一个主要原因是自己的基础知识不够牢固，导致许多器件的功能不够清楚认识，从新查阅资料。通过这次课设，使我明白了学习数电模电的重要性和必要性，这是我们专业科