电子课程设计报告-半导体三极管值测量仪.doc

电子设计报告
学校名称: 青岛大学
学院名称: 自动化工程学院
专业班级:
学号:
姓名:
目录
设计项目:半导体三极管β值测量仪
设计任务书……………………………………………………………………3
仪器与器件……………………………………………………………………4
电路模块方案设计…………………………………………………………5
系统安装调试方法与步骤…………………………………………………15
实验心得……………………………………………………………………16
参考文献……………………………………………………………………17
附录…………………………………………………………………………18
设计任务书:
设计制作一个自动测量NPN型硅三极管β值测量仪
基本要求:
对被测NPN型三极管β值分三档;
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。
用数码管显示β值的档次;
设计一个半导体三极管β值测量仪,将待测三极管按照共射的方式接入电路,给基极一个恒定的电流。利用三极管将电流放大,再利用运放将放大的电流进行采样输出电压值,在经过比较电路分档,经过数码管显示β值档次。
二、发挥部分:
1、用三个数码管显示β的大小,分别显示个位、十位和百位。显示范围为0-199。
响应时间不超过2秒,显示器显示读数清晰。
设计压控振荡器将采集的电压量转化成与之成比例的频率,合理设定参数使再一定时间内通过的脉冲个数极为被测三极管的β值。计数器由555定时器设计;74LS90构成十进制加法器,用于技术脉冲个数;由74LS194构成锁存电路;最后通过CD4511译码,用共阴极数码管显示β数值。
仪器与器件
仪器

1)直流稳压电源 1台
2)示波器 1台
3)万用表 1台
4)模拟实验装置 1台
5)数字实验箱 1台
器件

LM324、LM311、NE555、μA741、CD4532、74LS74、74LS47、74LS90、74LS14、 CD4511,74LS138等;
NPN、PNP三极管9013、9014、9015;5V稳压管;二极管;
常用多圈电位器;常用定值电阻;常用电容;共银七段数码显示管。
电路模块的设计
基本要求部分的系统框图
关键一:
将变化的β值转化为与之成正比变化的电压或电流量,再取样进行比较、分档。上述转换过程可由以下方案实现:
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,电阻RC上的电压VRC又反映了IC的变化,对VRC取样加入后级进行分档比较。
关键二:
将取样信号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,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。对比较器输出的高电平进行二进制编码,再经显示译码器译码,驱动数码管显示出相应的档次代号。
单位元电路设计:
电源模块电路设计方案:
方案一:制作使用开关电源。开关电源具有体积小,重量轻,功耗小,效率高,有较稳的输出电压等优点。
方案二:制作线性电源。采用大容量电容滤波后用稳压管稳压输出要求的+5V。
因为如果自己制作开关电源制作工艺复杂,所以我们选择方案二来制作电源模块。
信号源电路设计方案:
方案一:利用三极管构成共射电路,通过放大,在三极管的集电极端产生放大的电流。
方案二:利用三极管构成微电流源,产生恒定的电流,然后经过三极管放大产生电流。

如上图Q1、Q2、R1、R2构成电流元R2为待测三极管基极的取样电阻,R4为待测三极管集电极的取样电阻。
方案二中能更精确地将信号电流稳定再一定范围,能更好地减少误差,此实验对电流的稳定性要求较高,所以选择方案二。
信号采集电路设计:
此模块由差分放大电路组成吧与三极管β值成比例的集电极电压取出来再把电压采样放大,为下一级电压比较电路提供采样电压,同时起隔离作用,防止对前面的电路造成影响。合理设置参数使放大倍数为1,运放采用+5V单电源供电。
由于基极电流Ii约为30μA,因此选择采样电阻Rc=330Ω,这样,若三级管放大倍数为β,则采样获得的电压
Uo=30*10-6β*330=β/100
比较电路:
被测β值须分为三档(即β值分为80—120,120—160及160—200。对应档的编号分别为1、2、3,同时规定β<80或空载是显示为0,β>200时显示为4)。可用一个串联电阻网略产生四个不同的基准电压,再用四个运算放大器组成的比较电路,基准电压不同基准值分别接入运放的反相输入端,取样电压同时加到具有不同基准电压的比较电路的同