实验十一-三极管β值分选电路设计与仿真

1、南昌大学实验报告学生姓名： 学 号： 专业班级：电子 165 班实验类型：验证 综合 设计 创新 实验日期： 2017.12.30 实验成绩：实验十一 三极管 值分选电路设计与仿真一、实验目的1、熟悉三极管的电流放大原理，掌握其各管脚电流之间的关系；2、掌握三极管放大电路和集成运算放大器（或集成电压比较器）的特性和 应用；3、掌握电路仿真调试的原则和排除故障的方法。二、实验要求利用比较器构成一个 NPN 型三极管 值分选电路，要求电路用发光二极管 的亮或灭来表示被测三极管 值的范围，并用一个 LED 数码管显示 值的区间 段落号。如（0-50）显示“1”，（50-100）显示“2”，（100-

2、150）显示“3”，（150-200） 显示“ 4”，（200）显示“ 5”。三极管采用 Multisim 虚拟器件，其 值可以更改，比较器可选择集成运放 （比如 LM324 ）三、实验原理是三极管共射电流放大系数， 不是一个能够直接测量的物理量， 一般不区 分直流和交流下放大系数。 对于直流，有 IC ICEO IC，忽略 I CEO ，固定 IB、UCEIBI B的值， IC 的值跟值成正比，测量 的问题转化为对 IC 的测量。为了使数码管能够测量模拟量， 本实验还需要使用 ADC 。直接型 ADC 是把 输入的模拟电压信号直接转换为相应的数字信号，所以还要对I C进行电流 -电压转换。

3、A/D 转换后就可以通过编码器和译码器连接数码管进行数字显示了。四、实验仪器NPN 型三极管， 5个发光二极管， 5个电压比较器， 1 个数码管 （自带显示译码器），1个74LS148编码器，一个 LM324 集成运放五、实验方案1、实验设计思路：三极管工作在放大区时， 集电极电流为基极电流的 倍，通过集成运放将电 流转换成电压， 根据事先设定的 值分段范围确定比较器的门限电压值。 通过电 压比较器，可用对应的二极管的亮或灭来反映 值范围，并将其转换成 LED 数 码管显示（利用数字逻辑电路转换） 。图 11-1 设计框图2、三极管的 IC 测量：选择 NPN 型三极管，将其共发射极接负电压

4、基极通过电阻 R1与地相接，共集电极输出 IC 。5V，共图 11-2 IC 的测量电路使用集成运放电路进行信号处理。由于 BJT 是 CCCS器件，其输出等效为受控电流源，所以采用 集成运放电路构成电流 -电压转换电路， 因为反相比 例运算电路的输入电阻低。同时反相比例运算电路 对运放的共模抑制比要求低，其输出电阻很低，这 是优点。在理想运放下，输入电阻为 0，所以输出 电压为VO IC Rf 。实际输入电阻不为零，所以信 号源内阻比输入电阻越大， 电路的转换精度就越高。VEE由公式 IC IBR1 可知,令 R1 100k ，VEE5VVO IC RfRf VEE 可将 IC转换成 Vo

5、进行电压比较R14、电压比较器（参考电压应一个电源分压得到多值，如右图）图 11-4 电压比较器图 11-4（ b）参考电压 当50 时， VOICRfRfVEE = 50 1K52.5VOCffR1 100K 当100 时， VOI CRfRfVEE1001K55.0VOCffR1100K 当150 时，VOI CRfRfVEE1501K57.5VOCffR1100 KV5 当200 时， VO I C Rf Rf EE 200 1K 10.0VO C f f R1100K由于误差的原因，根据实际测量，给电压比较器的参考电压分别为：0V ，2.5V，4.58V，6.43V，8.11V。原本当

6、任一个电压比较器的输出电压为高电平时，对应的发光二极管均发 亮，反之则不亮。经过如图 11-4 调整后，可实现只有对应 值范围的发光二极 管点亮。二极管导通压降为 1.83V，对应 值范围上方的二极管因为电压比较器 均输出高电压而熄灭，下方的二极管因电压不足而熄灭。5、AD 转换并显示测量值范围电路：图 11-5AD 转换及显示译码器结合数字电路与逻辑设计的相关知识，将输出电压通过 74LS148 芯片对应 输出电平再通过 74LS48 进行译码，用七段数码管进行数字显示。 （本仿真所用 数码管自带显示译码器功能 ,但仍说明一下显示译码器 74LS48 的用法） 其中， 74LS148和 74

7、LS48功能如下：74LS148定义： 74LS148 为 8 线3 线优先编码器，共有 54/74148 和 54/74LS148 两种线路结构型式，将 8 条数据线（ 07）进行 3 线（4-2-1）二进制 （八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。利用选通端（ EI）和输出选通端（ EO）可进行八进制扩展。 芯片引脚说明：0 7 编码输入端 （低电平有效 ）EI 选通输入端 （低电平有效 ）A0、A1 、A2 三位二进制编码输出信号即编码输出端 （低电平有效 ）GS 片优先编码输出端即宽展端 （低电平有效 ）EO 选通输出端，即使能输出端 功能表：引脚图：功能表：综合上述芯片可知：I

8、、当电压比较器输出电平为 10000时，74LS148中 D7 1,D6 D5 D4 D3 0，则 A2 0，A1 0，A0 1,对应的 74LS48输入值为 A 1， B 0， C 0，D 0，这 样输出到数码管显示即为“ 1”；II、当电压比较器输出电平为 11000时，74LS148中 D7 D6 1，D5 D4 D3 0， 则 A2 0，A1 1，A0 0,对应的 74LS48输入值为 A 0，B 1，C 0，D 0，这 样输出到数码管显示即为“ 2”；III 、当电压比较器输出电平为 11100时， 74LS148中D7 D6 D5 1,D4 D3 0， 则 A2 0，A1 1，A0

9、 1,对应的 74LS48输入值为 A 1，B 1，C 0，D 0，这样 输出到数码管显示即为“ 3”；IV 、当电压比较器输出电平为 11110时， 74LS148中D7 D6 D5 D4 1，D3 0， 则 A2 1，A1 1，A0 0 ,对应的 74LS48输入值为 A 0，B 0，C 1，D 0，这样 输出到数码管显示即为“ 4”；V、当电压比较器输出电平为 11111时，74LS148中 D7 D6 D5 D4 D3 1， 则 A2 1，A1 0，A0 1,对应的 74LS48输入值为 A 1，B 0，C 1，D 0，这样输出到数码管显示即为“ 5”注：实际电路中，为保证情况 V 稳定显示，应使 D2 06、实验总原理图：六、实验仿真结果当 5 时 当 75 时图 11-6 实验总原理图 当 125 时 当 175 时当275 时七、实验心得体会通过这次实验，我认为本次实验将数电和模电很好地综合在一起，锻炼了学 生的综合能力， 让我们学会了如何将模电转换成数电， 这在理论课上只是知道数 电与模电的相关性非常大，但却没实践过。其次，在做本次实验过程中，我遇到 了两个很大的问题， 一是老师给出的设计思路是要我们将 Ic转换成电压， 刚开始 我是一头雾水， 后来查书发现了反比