半导体三极管β值及范围测量仪设计报告

1、课程设计课题名称：半导体三极管3值及范围测量仪完成人：班级：学号：时 间：（一）设计内容及要求1. 设计内容：制作一个自动测量NPN型硅三极管曲的显示测试仪。2. 设计要求：1）对被测NPN型三极管值分三档2） 3值的范围分别为80120及120160, 160200对应的分档编号 分别是1、2、3;待测三极管为空时显示0,超过200显示4。3）用数码管显示B值的档次4）发挥部分：用三个数码管 显示B的大小，分别显示个位、十位和百位。 显示范围为0-199 ;响应时间不超过2秒，显示器显示读数清晰，注 意避免出现“叠加现象”。（二）电路设计电路设计整体框图部分发挥部分使用被测三 极管构成放 大

2、电路取样电路编译+比较器码码电路器电1 丿路厂555产生秒脉冲*:计数L译码（压控振荡器显示_1丿数码管显示厂 （三）实验器件示波器1台万用表1台直流稳压电源1台模拟实验装置1台数字试验箱1台 四运放LM324555定时器三极管二极管、稳压管电位器、电阻器、电容器CD4532、CD4511数码管（四）参数计算及元器件选择1）微电流源（图1）： Q1、Q2、R1构成微电流源电路,Q3为待测三级管 微电流源 提供基极电流lb,R8提供输出电压。调节滑动变阻器R1的阻值可以改变微电流源 的输出电流I b, I b的选择应在30 40 之间为宜,且Vce的选择应不小于1V ,以使三极管工作在合适的状态

3、。取待测管的lb值为40 ，即Ir 40，根据公式：ir 密 心 得出：RR1 厶Vbel，VCC 15V,VBE1 0.7V,Ir 40 ，得：R1 357.5K ，最终输出1 R电压为 VoI bR80. 04 lb1500 kD Ke/ = B图一微电流源2）电压比较器（图2）:将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行比较，对应某一定值，只有相应的一个比较电路输出为高电平，则其余比较器输出为低电平。由于被测量的物理量要分五档（即值分别为80、80120、120160、160200 及200，对应的分档编号分别是 0、1、2、3、4）。需要四个基准电 压，于是有四个滑动变阻器

4、产生四个不同的基准电压，再用四个运算放大器组成的比较电路，将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行比 较，对应某一定值，相应的一个比较电路输出为高电平， 其余比较器输出为低电 平。从上而下分别为：4档、3档、2档、1档图二电压比较器3）编码译码编码译码显示*CMS11B 气CD4532引脚图CD4511弓I脚图数码管FIGURE 1” CD4532BM5 LOGIC DIAGRAMTRUTH RB任INPUTOUTPUTE1DJDGD6MDiDI跡站001(MEO0KXXKXXXX000DD10000Q00D000D1I1XXXXXXX11110I01XXXXXX111D0100

5、1XXXXX11010I0001XXXX10D010b001XXX10110IQ0QQ01XX101DQ10000001X10D101a0QQ0QQ1J0flDDXDoitCareLogic 1 = HighLogic 0=. LowCD4532真值表Output Ma -BLBILTDe b a1 b召d911 3C11 X1 11 0 10OOG11 11丄11101 5t1 o1 1 1a0 0 01 11 1111001 01 11 L 100 0 c1 11 J.111a11 01 11 1 100 0 11 o1 10口00Z1 01 X1 1 100 1 01 11 011013

6、1 01 11 1- 1OOilI L1 11001| 4*|ao |a-a-*B-B | a - a *4 |D | 1 | 1 | 0 1 0 C I 0 1 1 0 0 1 1I 5 I D | 1 I 1 |l 0 1 0 1 I 1 0 1 1 0 1 161011L| 01a1a01111071011L1 Oi1i1L1X0000-1Ir-I-B10111 i0001111111191011J.i i00111110011ID10JII1i 101町10001101 I111QX11i i0111oQiQ01 s-1ih- V101I1i i1001010a11 At01i1i 1

7、0I1110L1* D141o1l1i i11c10001111 I1Qi.IL1 iII11Q000QnP 11i11I n00c1DPEDSOiiPREV. 3TJLTECD4511真值表U3*4 -5Toa4511I3D iVDCOCnnnnvcc1 w编码译码显示图图4（五）完整电路图及工作原理1）基础部分：1将变化的 值转化为与之成正比变化的电压，再取样进行比较、分档。根据三极管电流IcIb的关系，当Ib为固定值时，Ic反映了 的变化，电阻R6上的电压Vr6又反映了 Ic的变化，对Vr6取样加入后级进行分档比较。当同2.将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行比较,相输

8、入端电压值大于反相输入端电压值时，运算放大器输出端为正，发光二级管点亮，否则不亮。分别调节4个电位器的阻值，以改变基准电压，使其分别能在值四个档的临界值时点亮二极管。同时，对比较器输出的高电平进行二进制编码，再经显示译码器译码，驱动数码管 显示出相应的档次代号基本部分完整电路图2）发挥部分工作原理：微电流源为待测三级管 提供恒定电流，确保待测三极管输出电流不因其更 换而改变，然后通过压控振荡器，将采集的电压量转化成与之成正比变化的频率。合理设定参数使在一定时间内通过的脉冲个数即为被测三极管的值。由555定时器构成单稳态触发器产生计数时间控制信号，该信号只有一个正脉冲，从电 路连通到计数时间结束

9、，保证不会重复计数，将两个脉冲信号同过与门送到74LS90构成十进制加法计数器，用于计数脉冲的个数，再经CD4511译码，数码管显示计数的值。通过调节 R2、R3的阻值，来缩小显示数字与真实数值的 差距，减小误差，但误差是不可消除的，所以只是减小了，却并没有消除，因此,显示数据与真实数据还是有差距的TMF发挥部分整体电路图（六）总结1. 方案设计优点：成本低，不需要人工接电路，通过 MULTISIM，就可以直接仿真出来，方便 调试。基本部分可以得到很准确的结果， 发挥部分应用了很多知识，虽然结果有 误差，但是思路正确。2. 方案设计缺点：发挥部分显示结果不精确，存在误差，需要调试的时间较长，且

10、显示结果等 待时间较久。课题的核心及使用价值，改进及展望该电路3核心及实用价值：该课程设计将理论与实际相联系在一起， 使我们深刻认识到课本中的理论知识很多都是建立在理想条件下的，在现实中很多情况下是不能拿来就用的，要根据实际情况经过不断地测试和调整，才能达到我们预期的要求。而 且深化了所学理论知识，使我们了解到更多的实际问题及解决方法。这一过 程，培养了我们综合运用知识的能力，增强了我们独立分析与解决问题的能 力，训练培养了严肃认真的工作作风和科学态度，为以后从事电子电路设计 和研制电子产品打下初步基础。改进和展望：课程设计性实验涉及到了我们所学各科知识，包括数字电子电路、模拟电子电路、电路及

11、电子线路实验及multisim软件的应用，综合性较强，我们只有结合所学知识才能设计出满足特定要求的电路；设计性实 验对于我们运用所学的知识要求较高，因此在准备实验的过程中要全面复习 所需的基础知识，重点掌握相关的章节，预先根据要求确定所用电路和器件， 熟悉掌握各种典型电路的设计、功能和各种元器件的原理、功能等等；然后 根据需要组装连接各功能电路，注意连接过程中元件的排布和布线，尽量使 之匀称、美观；最后计算参数，确定参数是要多方面考虑每一个参数的改变 所造成的影响，要有整体把握、综合考虑的眼光；用仿真软件改变参数以提 高精确度和测量范围，减少干扰；合理布线，便于排错和检查，且方便他人 检查和参考。（七）心得体会从本次电子课程设计中，收获很多，首先熟悉了 MULTISIM的工作原理及环 境，其次，开始将各部分知识综合到了一切运用，为专业学习提供了好的实例， 然后，还学会了知识的实践化，不只是停留在理论基础上。反复的调试电路，更 是锻炼了我的耐心和做事细致程度，掌握了设计一个数字电路的基本方法和基本 步骤，实际解决设计中出现的问题，增强了