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： 刘阳 学 号： 6110116158 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”，（1

2、00-150）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，忽略，固定的值，的值跟值成正比，测量的问题转化为对的测量。 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，所以还要对进行电流-电压转换。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，

3、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、三极管的测量：选择NPN型三极管，将其共发射极接负电压5V，共基极通过电阻R1与地相接，共集电极输出。 图11-2 的测量电路3、电流电压转换： 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

4、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。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。 图11-3电流-电压转换电路由公式可知,令 可将转换成Vo进行电压比较。 4、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 当时，= 当时， 当时， 当时， 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。

5、原本当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74LS48功能如下：74LS148 定义

6、：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：07 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：输入输出EI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXX

7、XXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHH高电平 L低电平 X任意74LS48引脚图：功能表：综合上述芯片可知： I、当电压比较器输出电平为10000时，74LS148中，则,对应的74LS48输入值为，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，则,对应的74LS48输入值为，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

8、，则,对应的74LS48输入值为，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，则,对应的74LS48输入值为，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，则,对应的74LS48输入值为，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。6、 实验总原理图：图11-6 实验总原理图6、 实验仿真结果 当时 当时 当时 当时 当时7、 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例运算电路；另一个问题就是关于