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半导体三极管β值数字显示测试电路设计.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.15M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    电子技术课程设计报告 学 院:信息科学与工程学院 专业班级: 学 号: 名: 姓 指导老师: 2010 年 7 月 4 日
    电子技术课程设计实验报告 ――半导体三极管β值数字显示测试电路设计 一、设计目的 半导体三极管的β值可用晶体管特性图示仪测量，但存在读数不直观和误差较大等缺点。 本题目要求用数字显示测量电路测量三极管的β值，既直观又方便，而且误差小。 二、设计要求 设计并制作一个半导体三极管β值数字显示测量电路，电路制作好后，测试中不需要人工 调节便能满足测试条件。且插入三极管到指定位置，打开电源后，即显示被测三极管的β值， 响应时间不超过 1S。 其功能指标如下： （1）设计指标 1. 可测量 NPN 硅三极管的直流电流放大系数β值（设 0<β<199.9）,其测试条件如下： 1 2 I B 10 A ,允许误差±2％； 13 UV   15 V ，且对应于不同的三极管的不同β值 CEU 的值基本不变； CE 3 测量精度要求<±1％； 2. 在测量过程中不需要进行手动调节，便可自动满足上述测试条件。 3. 测量电路设有被测三极管的三个插孔，分别标上 e、b、c，当三极管的发射极、基极和 集电极分别插入 e、b、c 插孔时，开电源后，数字显示器自动显示出被测三极管的β值， 响应时间不超过 1S。 4. 数字显示的读数要清晰，无重叠或跳动现象。 （2）设计要求 1 画出电路框图； 第 页1
    2 每单元的电路图； 3 元器件清单及参数选择（包括芯片，型号，数量，电阻，运放等等）。 （3）制作要求 电路自行安装与调试，并能发现问题和解决问题。 （4）总结 编写设计报告，包括安装与调试的过程说明，数据与波形，心得体会及意见等等。 三、电路基本原理 基本设计思想及原理框图 三极管β值数字测量电路能对β值为 0～199.9 范围内的三极管进行测量并能以数字的形 式显示的测量电路。 1 要测量三极管的电流放大系数β，必须给三极管以合适的静态偏置，若 BI 一定，则 CI 正 比于β，使三极管处在线性放大状态，则有 CI ＝β BI 。 2 要对三极管β值进行测量，可将三极管集电极电流 CI 转换成相应的电压 OV 输出， OV 的 大小正比于β值，然后再由 A/D 转换器将电压信号 OV 转换为数字信号。再由译码驱动电路将 此数字信号译成熟悉的 BCD 码，最后由显示电路（数码管）显示。 原理框图如下： 被测 三极 管 工作点 设置电 路 I/V 转 换电 路 电压 调整 电路 模数 转换 电路 直流稳压电源 第 页2 LED 显示 电路 译码 驱动 电路
    图 1 (b) 单元电路设计原理 1．被测三极管 被测的三极管选用了 NPN 型的，电路如下图所示： NPN 型三极管图 2． 工作点设置及 I/V 转换电路电路 为了使三极管有合适的静态工作点，设置基极偏置电阻为 143MΩ。为了便于 I /V 转换， 设 ceV 为定值，采用集成运算放大器组成反相输入负反馈放大电路，放大器的输出电压 V O  I C  R f 。 电路如下图所示： 第 页3
    工作点设置及 I/V 转换电路电路图  k ，则 V O  I C  R f  I  B  R f 使 RR b / f   15 V  R b 15(  BE  R f V ) BE  k  可见， OV ∝β。 由于 BEV ＝0.7V，当β＝199.9 时（即β≈200），则 OV =2.0V，而设 bR ＝143MΩ，则电位器 fR ≈0.1MΩ，电位器部分作为转换电压的调整电路，通过调节 fR 可以校正显示的β值。 3． 电压调整电路（运算放大电路） 当β值为 199.9 时，转换成对应的电压信号输出为 1.999V，那么显示的电压值要趋近于 1.999;当β值为 199.9 时，转换成对应的电压信号输出为 1.999V，那么显示的电压值要趋近于 1.999 第 页4
    4． 模数转换电路 选用专用的模数转换芯片 MC14433。从运放电路的输出可直接接到此电路的输入， 由此芯片的功能特性。可知从 Q1,Q2,Q3,Q4 输出是转换的数字量，从 DS1,DS2,DS3,DS4 输出 的则是用于片选的信号。电路如下： 第 页5
    5 译码，驱动电路 从模数转换电路输出的数字量不能直接用于显示，需要经过译码和驱动才能在数码管上 显示出来。故选用专门的能完成这个功能的芯片 MC14511，它能把输入的数字量通过译码成 为能控制数码管的信号，以及能对从 MC14433 输出的片选信号进行驱动的芯片 MC1403，此 芯片主要是完成一个“反”操作。这是由于选用数码管的缘故。电路如下： 6 显示电路 显示电路由四个数码管构成。从的四个输出分别用于四个数码管的片选，而从的输出则 跟四个数码管的输入一起连接，四个数码管显示是通过片选的控制而轮流显示。只是时间快， 人眼无法区别而已。电路如下： 第 页6
    四、元器件 （1）元器件明细表 序号 名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 模拟电子实验箱 钳子，剪刀 MC14433 芯片 MC4511 芯片 MC1413 芯片 MC1403 芯片 LM358 芯片 1M+470KΩ电阻 1KΩ电阻 20KΩ电阻 16KΩ电阻 10KΩ电位器 47ΚΩ电阻 1M 电位器 300Ω电阻 100kΩ电位器 电容 电容 二极管 蜂鸣器 八段数码管 半导体三极管 万用表 导线 74LS02 555 定时器 27 28 XSD-1 实验多用毫伏表 星牌 MF1O 指针式万用表 备注 CSU-课程设计试验箱 模数转换 译码驱动 片选芯片 基准电压源 双功放芯片 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 碳膜电阻，精度 5%，1/4W 瓷片（3*0.1µF,1*0.33µF，），电解（0.1uF，0.33uF） 电解电容 22uF,瓷片 0.01uF ,电解电容 100uF 1 个二极管，1 个发光二极管 LS 型号 共阴极 NPN 型 数字型 四--二输入或非门 定时器 数量 1 个 各 1 把 1 片 1 片 1 片 1 片 3 片 各 2 个 9 个 2 个 1 个 1 个 2 个 1 个 4 个 1 个 3 个 3 个 2 个 1 个 4 个 2 个 1 个 若干 1 个 1 个 1 个 1 个 第 页7
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