三极管β值数显式测量电路设计

1、 ××××大学课 程 设 计课 程 电子技术课程设计 题 目 三极管值数显式测量电路设计院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2010年 7 月 11 日××××课程设计任务书课程 电 子 技 术 课 程 设 计 题目 三极管值数显式测量电路设计 专业 自 动 化 姓名 学号 主要内容：根据设计要求，运用所学的电子技术及电路基础等知识，自行设计一个三极管值数显式测量电路，用数码管和发光二极管显示出被测三极管的值，从而读数直观，误差较小。基本要求：1可测NPN硅三极管的直流电流放大系数值（

2、设小于200），测试条件如下：（1） Ig=10,误差为±2%（2） VCE为14到16V，且对于不同值的三极管，V CE的值基本不变。2用二只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。发光二极管显示最高位，它的亮状态和暗状态代表“1”和“0”，两只数码管显示拾位个位，即可显示0到199的正整数。3在温度不变（20）时，本测量电路误差的绝对值不超过“0.05*数字显示器读数+1”。4数字显示器所显示的数字应当清晰，稳定、可靠主要参考资料：1童诗白.模拟电子技术基础 M.北京：高等教育出版社，2006.2张凤言.电子电路基础M.北京：高等教育出版社，1995.3电子电路百科全书编辑组

3、. 电子电路百科全书M.北京：科学出版社.1988.4彭介华.电子技术课程设计指导M.高等教育出版社，1997.5李哲英等实用电子电路设计M北京：电子工业出版社,1997.6陈永甫.新编555集成电路应用800例.电子工业出版社，2000.完成期限 2010.7.5-7.11 指导教师 专业负责人 2010年 7 月 4日目 录1 任务和要求12 总体方案设计与选择12.1任务分析 12.2设计思路12.3系统概述13 电路总原理框图设计24 单元电路设计34.1转换电路34.2优频转换电路44.3控制计时电路54.4计数电路54.5译码与显示电路65 单元电路的级联设计76 设计总结7参考文

4、献8附 录1电子技术课程设计（报告）1 任务和要求 (1)任务：设计一个三极管值数显式测量电路，用数码管和发光二极管显示出被测三极管的值。 (2)探测器性能要求:1可测NPN硅三极管的直流电流放大系数值（设小于200），测试条件如下：IB=10,误差为±2%VCE为14到16V，且对于不同值的三极管，V CE的值基本不变。2测量电路应设有E、B、C三个插口，当被测管插入插孔后，打开电源，显示器应自动显示出被测三极管的值，响应时间不超过两秒钟。 3在温度不变（20）时，本测量电路误差的绝对值不超过“0.05*数字显示器读数+1”。4数字显示器所显示的数字应当清晰，稳定、可靠2 总体方案

5、设计与选择2.1任务分析：在设计任务中要求我们显示三极管的值，同时允许基极电流IB=10,允许误差为±2%。所以我们觉得这部分电流应该由微电流源提供。VCE为14到16V，且对于不同值的三极管，VCE的值基本不变。我们采用直接与一个VCC相连，在它的下端加一个小电阻，保证VCE的值基本不变。对于自动显示出被测的三极管的值，响应时间不超过两秒钟。我们采用了数码管显示并利用到A/D转换将模拟信号转变为数字信号。2.2 设计思路：通过设计一个微恒流电路使其流过待测的三极管，经三极管放大后在流过一个电阻，通过测量这个电阻两端的电压就能知道流过该电阻的电流，即三极管放大的基极电流，从而知道三极

6、管的放大倍数。并且按下述模式进行设计：单元设计功能块划分子系统设计系统总成系统分解图1设计模式图2.3 系统概述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-IcEQ）/IBIC/IB|UCE=cons,忽略ICEQ，固定IB、UCE的值，IC的值跟值成正比，通过测量IC，选择一定的比例系数k，由=IC/k测量。测量的问题转化为对IC的测量。为了使数字测量设备能够测量模拟量，本电路需要使用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Ic进行电流电压转换。A/D转换后就可以用数字显示了。下面是逻辑框

7、图设计：七段译码器七段译码器10进制计数器10进制计数器1位锁定器清零信号产生电路与门计数时间产生电路压控振荡器/Vx转换电路被测三极管图2 逻辑框图但是这次设计没有完全使用逻辑方法，因为对它认识不够多，希望在以后的学习中会用到它。3 电路总原理框图设计显示测量值A/D转换电流电压转换三极管的Ic图3原理框图 4 单元电路设计4.1 转换电路 图4 转换电路电路图 以上电路包含了一个微电流源与一个差分放大电路。图5微电流源电路（1）值与Ic有关；（2）小功率管的值在Ic=2至3mA时较大，而在截止与饱和区较小，测量不准确。因此，取输出电流Io=30，因为参考电流IR=（Vcc-VBE2）/R

8、R1=(Vcc-VBE1)/IR è已知VBE1=0.7V 得，R1=4.3K，取R1=3.3K。为了使差动放大电路起到隔离放大的作用，R5-R8应尽量取大一点，这里取R5=R6=R7=R8=30K。综上所述：R1=3.3K，R2=20K，R3=3.3K，R4=220，R5=R6=R7=R8=30K。差动放大电路：根据三极管电流IC=IB的关系，被测物理量转换成集电极电流IC，而集电极电阻不变，利用差动放大电路对被测三极管集电极上的电压进行采样。差动放大电路如下:图6差动放大电路图根据理想运放线性工作状态的特性，利用叠加原理可求得： ，取电路参数：R1=R2=R3=Rf，uo=ui2

9、-ui1。可见，输出电压值等于两输入电压值之差，实现想减功能。其中运算放大器采用集成电路LM311。4.2 优频转换电路LM331实现电压与频率的转换。F=K*V1=KIBR4,K=RS/(2.09RTCTRL)。可以令f=，则计数器恰好在一秒内记下所有脉冲数。通过计算拼凑可以得出：Rs=4.7K,RT=RV=10K,RL=150K,CT=0.01F，CL=1F，C2=0.01F。4.3 控制计时电路工作原理和功能说明：把NE555接成单稳态电路，利用触发后产生的持续高电平来控制计数器计时，根据设计的思路，要产生一秒的持续高电平。NE555，其封装图如下：图7 NE555引脚排列图所接正电源为

10、5V。要实现计数一秒，即tw=1.1R9C1=1S,故可凑得R9=90K，C1=10F。4.4 计数模块说明：每个时钟周期计数器，计数一次。由于是计数一秒，故根据前面的关系，计数器最终的数值就是所要测的值。工作原理和功能说明：V2加在第一片计数器CD4518的CP1A端上，V0加在CP0A上，故当1S的高电平V2来临时，实现的是计数器在BCD模式下十进制计数，当1S的低电平V2变为高电平时，此时为保持模式，用于显示。由于CD4518是双的BCD码假发计数器，故可将其中一个计数器的最高位不妨假定为1Q4接在另一个计数器的脉冲输入端CP0B端，CP1B接CP1A，这样一片CD4518就可以实现一个

11、BCD码的百位计数器！2Q4可以接在另一片CD4518上，实现百位计数。控制端与第一片相同。CD4518功能表如下：表1 CD4518功能表见下页。输入输出功能CPCRENLH加计数LL加计数XHLLLLXL保持XHX全部为L4.5 译码与显示电路运用CD4511，CD4511封装图如图8，其中：A、B、C、D为数据输入端，LT、BL、LE为控制端，a到g为输出端，其输出电平可直接驱动共阴数码管进行0到9的显示。并且参照CD4511真值表。 图8 CD4511封装图5 单元电路的级联设计将转换电路、优频转换电路、控制计时电路、计数电路、译码与显示电路依照正确的顺序连接，就构成了完整的三极管值数

12、显式测量电路的原理图，元件清单如附录。6 设计总结通过为期一周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。根本不知道在现实中还存在有很多问题。真正的能将自己的所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正的能够做到学为所用才是更主要的。设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多，我也上网搜集资料，在网上获取了大量的知识，通过这次课程设计，我对电子技术更加产生了兴趣，同时，我也意识到只要认真钻研努力下去就会成功的，在以后的学习中要树立足够的信心，这样才更容易成功。 设计电路时，要考

13、虑到它的前因后果，用什么样的电路实现什么什么样的功能。另外，还要考虑到电路的可行性，实用性等。本次课程设计要求多学科知识综合应用，锻炼了设计者的动手能力，加深了对各个学科的理解和掌握，对后续课程的学习做了铺垫。总之，通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。使我的综合能力有了一个提高。参考文献1童诗白.模拟电子技术基础 M.北京：高等教育出版社，2006.2张凤言.电子电路基础M.北京：高等教育出版社，1995.3电子电路百科全书编辑组. 电子电路百科全书M.北京：科学出版社.1988.4彭介华.电子技术课程设计指导M.高

14、等教育出版社，1997.5李哲英等实用电子电路设计M北京：电子工业出版社,1997.6陈永甫.新编555集成电路应用800例.电子工业出版社，2000.1附 录元器件名称元件标称值或型号电阻220*1,330*6,3.3k*2,4.7k*1，10k*130k*4，90k*1，150k*1三极管9012*2，NPN型的三极管个一个集成电路LM324*1,LM331*1,NE555*1,CD4511*2,CD4518*3电容CT=0.01F,CL=1F,C1=10F,C2=0.01F显示器共阴数码显示管*3××××大学课程设计成绩评价表课程名称电 子 技 术 课 程 设 计题目名称三极管值数显式测量电路设计学生姓名 学号 指