半导体三极管β值测量仪-课程设计.doc-资料库

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目录第一部分设计任务 1.1 设计题目及要求 ………………………………………………………… 4 1.2 备选方案设计与比较 ……………………………………………………4 1.2.1 方案一 …………………………………………………………… 4 1.2.2 方案二 …………………………………………………………… 5 1.2.4 各方案分析比较…………………………………………………… 5 第二部分设计方案 2.1 总体设计方案说明 ……………………………………………………… 8 2.2 模块结构与方框图 ……………………………………………………… 8 第三部分电路设计与器件选择 3.1 转换电路……………………………………………………………………9 3.1.1 模块电路及参数计算 ……………………………………………… 9 3.1.2 工作原理和功能说明 …………………………………………… 10 3.1.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） ………………………10 3.2 基准电压产生电压比较电路 …………………………………………10 3.2.1 模块电路及参数计算 ………………………………………………10 3.2.2 工作原理和功能说明 …………………………………………… 11 3.2.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）……………………… 11 3.3 编码电路……………………………………………………………………12 3.3.1 模块电路及参数计算 ………………………………………………12 3.3.2 工作原理和功能说明 ………………………………………………13 3.3.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）……………………… 13

3.4 译码及显示电路………………………………………………………………14 3.4.1 模块电路及参数计算 ………………………………………………14 3.4.2 工作原理和功能说明 ………………………………………………14 3.4.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）……………………… 14 第四部分整机电路 4.1 整机电路图（非仿真图）………………………………………………… 17 4.2 元件清单 ……………………………………………………………………18 第五部分电路仿真 5.1 仿真软件简介 ………………………………………………………………19 5.2 仿真电路图 …………………………………………………………………19 5.3 仿真结果（附图）………………………………………………………… 19 第六部分安装调试与性能测量 6.1 电路安装 ……………………………………………………………………22 （推荐附整机数码照片） 6.2 电路调试 ……………………………………………………………………22 6.2.1 调试步骤及测量数据 ……………………………………………… 22 6.2.2 故障分析及处理 ………………………………………………………22 6.3 整机性能指标测量（附数据、波形等） ………………………………… 22 课程设计总结 ……………………………………………………………………… 25 2

第一部分设计任务 1.1 设计任务和要求设计制作一个自动测量三极管直流放大系数β值范围的装置。 1、对被测 NPN 型三极管值分三档； 2、β值的范围分别为 80～120 及 120～160，160～200 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β值的档次； 4、电路采用 5V 或正负 5V 电源供电。 1.2、备选方案设计与比较 1.2.1、方案一：（1）根据三极管电流 IC=βIB 的关系，当 IB 为固定值时，IC 反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电流量； 3

（2）电阻 RC 上的电压 VRC 又反映了 IC 的变化，故得到了取样电压 VRC；（3）将取样电压量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 oU ，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。 1.2.2、方案二：（1）根据电压 oU ＝βIB R3 的关系，当 IB 为固定值时， oU 反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电压量；（2） oU 即为取样电压；（3）将取样电压量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 oU ，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。 1.2.3、各方案分析比较 1、根据方案一：（1）根据电压 oU ＝βIB R3 的关系，当 IB 为固定值时， oU 反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电压量；（2） oU 即为取样电压；（3）将取样电压量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 4

一定值 oU ，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。我们可得该方案转换过程的电路图：图中：T1 是被测三极管，其基极电流可由 R1、R2 限定，运算放大器的输出 oU ＝β oU IB R3。 2、根据方案二：（1）根据三极管电流 IC=βIB 的关系，当 IB 为固定值时，IC 反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电流量；（2）电阻 RC 上的电压 VRC 又反映了 IC 的变化，故得到了取样电压 VRC；（3）将取样电压量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 oU ，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。 5

我们可得该方案转换过程的电路图：图中：T1、T2、R1、R3 构成微电流源电路，R2 是被测管 T3 的基极电流取样电阻，， R4 是集电极电流取样电阻。由运放构成的差动放大电路，实现电压取样及隔离放大作用。 3、比较方案一与方案二：方案一与方案二比较，两者步骤（3）、（4）、（5）、（6）均相同，不同之处在于它们电路的转换过程部分。由上面的两幅电路图可见，方案一电路的转换过程部分结构较简单，所需元器件也较少。但是，方案一中，当β变化时，即被测三极管变换，三极管不同，内阻不同，导致 IB 不稳定，故 oU 不仅随着β变化而变化，也与 IB 变化有关。所以该方案测量结果不准确，该方案不足采纳。因此，本次课程设计我采用了方案二。 6

第二部分设计方案 2.1、总体设计方案说明：（1）根据三极管电流 IC=βIB 的关系，当 IB 为固定值时，IC 反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电流量；（2）电阻 RC 上的电压 VRC 又反映了 IC 的变化，故得到了取样电压 VRC；（3）将取样电压量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 oU ，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。 2.2、模块结构与方框图转换电路比较电路编码译码基准电压显示 7

第三部分电路设计与器件选择 3.1、转换电路： 3.1.1 模块电路及参数计算：依题意有：〈1〉.T1 与 T2 性能匹配，皆为 PNP 三极管〈2〉.T3 的基级电流的选择应在 30μA～40 μA 之间为宜,因为：此时β值较大，因此，取输出电流 Io＝30uA 〈3〉.因为 R1 的电流约为 1mA 左右,则，由已知 Vcc 5 v VBE1=0.7V 得： R1=4.3K 〈4〉.再由： 8

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