模拟电子线路课程设计-半导体三极管β值测量仪设计.doc

《模拟电子技术》
课程设计报告
半导体三极管β值测量仪设计

专业电子信息科学与技术
班级 2008级1班
姓名***
学号 200840605019

第一部分:摘要
为了能自动测量三极管直流放大系数值范围,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。此转换过程可由以下方案实现:根据三极管电流的关系,当为固定值时,反映了的变化,电阻上的电压又反映了的变化,对取样加入后级进行分档比较。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。这样就能自动测量三极管直流放大系数值范围。
第二部分:设计内容及要求
一、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值范围的装置。
1、对被测NPN型三极管值分三档;
2、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、用数码管显示值的档次;
二、设计思路指南
,再取样进行比较、分档。上述转换过程可由以下方案实现:
根据三极管电流的关系,当为固定值时,反映了的变化,电阻上的电压又反映了的变化,对取样加入后级进行分档比较。
以下给出采用上述方案的参考电路如图1、图2所示。

图1
、、、构成微电流源电路,是被测管的基极电流取样电阻,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。
图2
是被测三极管,其基极电流可由、限定,运算放大器。
,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。
比较电路
编码
译码
显示
3、参考方案:
转换电路
基准电压
图3
第三部分:设计方案
一:设计方案分析论证:
设计电路测量三极管的值,将三极管值转换为其他可用仪器测量的物理量来进行测量(如电压,根据三极管电流的关系,当为固定值时,反映了的变化,电阻上的电压又反映了的变化)。
1、值与电流电压的转换(方案一)
、、、构成微电流源电路,是被测管的基极电流取样电阻,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。根据三极管电流的关系,当为固定值时,随着的变化而变化,电阻上的电压正好反映了的变化,所以,我们对取样加入后级,进行分档比较。从而实现目的。该电路用微电流源为基极取样电阻提供稳恒的电流,这样便于测量值。
2、值与电流电压的转换(方案二)
T1是被测三极管,其基极电流可由、限定,运算放大器输出。
3、方案比较结果:
通过两个方案的比较:可以看出,由于微电流源具有较好的稳定性,而且能够减小电路的直流功率损耗,它的输出具有更好的恒流特性,能够输出具有量级的电流,所以选择方案一,采用微电流源提供取样电阻的恒定电流。
4、其余部分方案论证:
因为题目要求分三档显示三极管的值(即值的范围分别为50~80、80~120及120~180,对应的分档编号分别是1、2、3),所以对转换后的物理量进行采样,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,相应的一个比较电路输出高电平,其余比较器输出为低电平,实现AD转换。比较后再进行分档显示。要实现分档显示,则必须对比较器输出的高电平进行二进制编码和显示译码器译码,驱动数码管显示出相应的值档次代号,从而实现该档次代号的显示。
(1)转换电路部分:提供一个稳定的电流源,使值的变化不会影响到电流源,而导致误差的产生。因此,我采用上图所示的微电流源电路,供给待测NPN三极管基极稳恒的电流。因为值与有关,而且小功率管的值在时较大,而在截止与饱和区较小,测量不准确。根据,这里,的选择在30~40之间。
(2)比较部分,将从前级采样-比较电路中,得出的电压,与各个基准电压进行比较,通过LM324比较器,得出4个高低电平数据,提供给编码电路。因此,实现A/D转换的功能是转换电路的根本作用。
(3)在编码电路部分中,我使用优先编码器,将从转换电路中得出的高低电平进行编码,并输出结果,提供给译码器。
编码对应的β值的范围如下:
值
各级比较电平
1级比较
2级比较
3级比较
4级比较
80以下
0
0
0
0
80-120
0
0
0
1
120-160
0
0