β数显式测量电路设计安装调试.doc

化工大学
信息科学与技术学院
自动化专业
课程设计
题目：β数显式测量电路的设计、安装与调试
班级：
学号：
：
同组人：
指导老师：
2013年9月
目录
一、课程设计的任务及基本要求
二、逻辑框图设计
三、逻辑电路的设计及参数计算
四、安装调试步骤及遇到的问题
五、印刷线路板设计
六、体会及建议
七、参考文献
八、附录（元件使用说明）
附图（框图 逻辑图 印刷线路板图）
课程设计的任务及基本要求
本课题要求设计一个“三极管β值得数显式测量电路”。即可以直观的看出三极管的β值。
Ⅰ、具体任务和要求
可测量NPN硅三极管的直流电流放大系数β<199，测试条件为
IB=10uA。允许误差±2%。
14V<VCE<16V，且对不同β值的三极管，VCE的值基本不变。
该测量电路制作好以后，在测试过程中不需要进行手动调节，便可自动满足以上测试条件。
用两只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。发光二极管用来显示最高位，它的亮状态和暗状态分别用来代表1和0。两只数码管分别用来显示十位和各位，即数字显示器可显示不超过199的正整数和0.
测量电路设有测三极管的三个插孔，分别标上E、B、C。当被测三极管的发射极，基极和集电极分别插入E、B和C插孔时，连通电源后，数字显示器就会自动显示出被测三极管的β值，响应时间不超过2秒钟。
在温度不变的条件下，+。
数字显示器显示的数字应当清晰，而且显示周期的长短要合理。例如，β=，，如果显示周期太短（例如：），由于人的眼睛的滞留效应（滞留时间大约为
），就不能清楚地看到4和5这两个数字，反而看起来像9，他是4和5叠加的结果（对于LED七段数码管而言）。显然，不允许出现这种现象。
Ⅱ、限定使用的主要元器件
通用型集成运放LM324
高阻型集成运放LF351
通用型集成运放LM311
集成定时器NE555
2/5十进制计数器74LS90
BCD—七段译码器74LS47
双D上升沿触发器74LS74
六施密特反相器74LS14
四2输入与非门CC4011
共阳极LED七段数码管
二、逻辑框架图
三 、逻辑电路的设计及参数计算
要求对不同的β，不变，故集电极不接任何电阻。
根据运放LM324反相输入端虚地以及IB=10μA的条件，则R1=。[R1=（15-）V/10μA]
运放LM324和R2、R3构成的电压并联负反馈使∝，所以取为运放电路的输入电流。由图不难看出，由于运放虚地条件以及它不取电流，并且=β，所以=β=βR2，当β为最大值(199) 时=13V确定R，则R=。所以取R=5. 1K。
2．压控振荡器
反相积分器 同相迟滞比较器
注意：
积分器用351高阻型放大器，积分效果好。电压比较器用专用电压比较器，转换速度快。
积分器中D1使正向积分与负向积分的回路不同、时间不同。上图的D1应反方向向左，原因是其与夹断电压的设计不同，这里VX极性为正。
R9<<R4’是为能实现压控振荡，并忽略正向积分时间。
后接43k电阻是为了把方波峰值调低，使其图形规整。
工作原理及波形
设比较器的输出高电平V1=13V(因为电源电压为15V故最大输出电压的近似值为13V)，则二极管D1截止。但由于输出为高电平，所以对进行负向积分，随时间呈线性递减，当减到一定程度（负值），使比较器同相输入电压略低于0V，它的输出即翻转为低电平，即由=13V翻转为=－13V。当翻转为－13V时，二极管D1则由截止变为导通，积分器除了因为正值要继续作负向积分外，还要因为负值做正向积分，但因负向积分时间常数
τ=远远大于正向积分时间常数τ=，故总的效果是做正向积分，随时间呈线性增大。如图所示，当增大到一定程度（正值）时，使比较器同相输入端的电位略高于0时，它的输出即翻转为高电平，即将由-13V翻转为+13V。当翻转为+13V时，二极管由导通变为截止。积分器又做负向积分。如此周而复始，产生振荡。
fx与Vx的关系
设积分器的负向积分时间常数远远大于正向积分时间常数，即设R/4（通常取R/4>100R9）则这个压控振荡器的震荡周期就近似等于上图中积分器的负向积分时间t1，即近似等于积分器的输出电压由下降到-所要的时间t1。
因为=-+=-+