模拟电子课程设计--半导体三极管β值测量仪.doc

模拟电子技术课程设计报告书
设计题目:半导体三极管β值测量仪
专业:电气信息及其自动化
班级: 09级3班
姓名:
学号: 4
半导体三极管β值测量仪
一、设计任务书
目的:设计制作一个自动测量NPN型硅三极管β值的显示测量仪。
基本要求
对被测NPN型三极管的β值分三档。
β值的范围分别为80-120,120-160,160-200,对应的分档编号分别为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。
发挥部分
用三个数码管显示β值的大小,分别显示个位,十位,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。
仪器与器件
仪器
、直流稳压电源一台
、示波器一台
、万用表一台
、面包板一个
器件
LM324、NE555、CD4532、74LS90、CD4511,74S08N等;
NPN、PNP三极管9013、9014、9015;二极管;导线若干;
常用多圈电位器;常用定值电阻;常用电容;
共阴七段数码显示管。
设计思路
(一)、基本要求部分
1、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。
单元电路设计思路
、微电流源部分及放大电路部分
通过此微电流源生成恒定电流,经后续放大电路放大电流,进而测量放大电路NPN型三极管β值。
、比较电路部分
由此比较电路得出被测三极管β值的范围,0-80时无灯亮;80-120只有LED4灯亮;120-160时LED3和LED4灯亮;160-200时LED2、LED3、LED4灯亮;大于200时四个灯全亮。
(3)、编码器及译码显示部分
利用编码器CD4532,将比较器的输出结果转换为BCD码
利用显示器CD4511和七段数码管,将BCD码转换显示。
、完整电路(仿真图)
、发挥部分
发挥部分的系统框图
数码管显示
译码电路
计数器电路
采样电路
使用被测三极管构成放大电路
2、单元电路设计思路
(1)、微电流源部分及放大电路部分
、采样电路部分
被测三极管通过β-V转换电路把三极管的β值转换成对应的电压,然后再通过压控振荡器把电压转换成频率,若计数时间及电路参数选择合适,在计数时间内通过的脉冲个数即为被测三极管的
β值。
、计数电路部分
在计数时间内记录脉冲个数即为被测三极管的β值
、译码及显示电路部分
利用编码器CD4532,将比较器的输出结果转换为BCD码
利用显示器CD4511和七段数码管,将BCD码转换显示。
(5)、完整电路
四、组装调试的内容
1、使用的主要仪器和仪表
用到万用表,示波器。
调试电路的方法和技巧
在确保仿真电路正确的情况下,按照仿真电路图在面包板上组装电路,先分别组装各个单元环节的电路,用万用表和示波器分别测量各个单元环节的示数及波形,如输出正确,再将各个环节连接在一起构成完整电路。
调试中出现的故障、原因及排除方法
故障:微电流源输出电流过大;二极管灯常亮或不亮;数码管总显示8;
原因:电阻调试不当;电位器接入电阻过小或过大;显示译码器未工作;
排除方法:将微电流源电路中电阻调大;调节比较电路中电位器;为显示译码器接电及接地;
调试过程
(1)先按顺序调整好三极管放大电路和取样电路;
(2)连接并调整好比较电路及参数;
(3)调好编码电路;
(4)调整译码显示电路。
(5)在模拟部分和数字部分均调试完毕,将两部分之间的连接好,系统就可以按照设计要正常工作。
5、认识面包板