电子技术课程设计.docx

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电子技术课程设计

1方案论证

1.1方案说明

方案一：

根据电压

＝βIBR3的关系，当IB为固定值时，

反映了β的变化，所以可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电压量。

即为取样电压。

参考电路图为：

图1-1

方案二：

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，所以可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电流量。

电阻RC上的电压VRC又反映了IC的变化，故得到取样电压。

参考电路图为：

图1-2

（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。

）

1.2方案比较：

两方案不同之处在电路转换过程部分。

方案一优点在于电路转换部分结构比较简单，多用的元器件较少，缺点是当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，所以

不仅随β变化而变化也与IB变化有关，使得测量结果不准确，该方案不足采用。

因此，我选用方案二。

其余部分方案论证：

2原理及技术指标

2.1原理

1）将变化的β值转化为与之成正比例变化的电压（Uo=Ic×R4=βIB×R4），再取样进行比较、分档、编码、译码、显示，上述转换过程可以根据三极管电流IC=β·IB的关系，当IB为固定值时，IC反映了β的变化，电阻R4上的电压VR4又反映了IC的变化，对VR4取样加入后级进行分档比较。

2）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。

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数值。

思路框图：

一、转换

2.2技术指标

因为题目要求分三档显示三极管的β值（即

值的范围分别为80～120、120～160及160～200，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β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β值的变化不会影响到电流源，而导致误差的产生。

因此，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β值与Ic有关，而且小功率管的β值在Ic＝2～3mA时较大，而在截止与饱和区较小，测量不准确。

根据

，这里，IB的选择在30μA～40μA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。

表2-1编码对应的β值的范围如下：

β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

1

1

160-200

0

1

1

1

200以上

1

1

1

1

在电压比较电路实现了A/D转换，其后再经过编码电路将四位比较电平转为BCD码形式，其输入输出如下:

表2-2

输入

优先编码器的输出电平

0001

0001

0011

0010

0111

0011

1111

0100

（4）译码以及显示部分

将从优先编码器得出的结果，进行译码，提供给7段LED显示管进行显示。

优先编码器及7段显示译码输出的真值表如下：

表2-3

输入

编码器输出

BCD—7段显示译码输出

字形

Ya

Yb

Yc

Yd

Ye

Yf

Yg

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

2

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

3

1

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

4

3单元电路设计及参数计算

3.1转换电路

图3-1：

微电流源

由图3-1可推出输出电流Io的表达式：

工作原理就是两个三极管的管压降之差很小，然后比上电阻R后得到电流Io。

（式3-1）

（式3-2）

在微电流源模块，IB的选择应在30μA～40μA之间为宜,因为：

1　β值与Ic有关；

2　小功率管的β值在Ic＝2～3mA时较大，而在截止与饱和区较小，测量不准确；

3　VCE的选择应不小于1V,以使三极管工作在合适的状态。

差动放大器：

图3-2：

差动放大器

由上图可得反相、同相输入Ui1、Ui2与输出Ui2的关系式：

V0=（1+R7/R6）*R8/（R5+R8）Ui2-Ui1R7/R6，式（3-3）

因为R5=R6=R7=R8=30K

所以，Uo=UR4=Ic×R4=βIB×R4

为了避免后级电路对前级电路的影响，采用跟随器作为隔离级。

3.2电压比较电路

图3-3：

取样隔离

图3-4：

比较器模块

由R4、

、被测三极管β值即可计算出对应的基准比较电压：

当β=80时，Ui=VR4=Io×

×R4=0.00003×80×510=1.224V

当β=120时，Ui=VR4=Io×

×R4=0.00003×120×510=1.836V

当β=160时，Ui=VR4=Io×

×R4=0.00003×160×510=2.448V

当β=200时，Ui=VR4=Io×

×R4=0.00003×200×510=3.06V

工作原理：

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，对某一定值而言，在比较器中同4个基准电位作比较，只有比基准电压高的输出为高电平否则为低电平。

对比较器输出的高电平，通过优先编码器进行二进制优先编码，再经显示译码器译码，驱动数码管显示出相应的档次代号

3.3编码电路

（一）模块电路

图3-5

A1A2A3A4=0000时，代表0；

A1A2A3A4=1000时，代表1；

A1A2A3A4=1100时，代表2；

A1A2A3A4=1110时，代表3；

（二）工作原理及功能说明

将电压比较电路的高低电平比较结果进行二进制编码，用到的器件是集成芯片8位优先编码器CD4532。

3.4译码及显示电路

（一）模块电路及参数计算

图3-6

（二）功能及原理说明

先通过CD4511对编码电路输出地编码进行译码，再通过用共阴数码管显示被测量的NPN型三极管

值的档次。

4电路仿真

4.1仿真图

图4-1

4.2元件清单：

元器件名称

元器件标称值或型号

电阻

4.3KΩ*1,20KΩ*1,3KΩ*1,510Ω*1,30KΩ*5,15KΩ*3,50KΩ*1

三极管

9012×2,NPN型不同放大倍数的三极管各一个

集成电路

LM324×2,CD4511×1,CD4532×1

显示仪器

共阴数码显示管×1

5设计小结

1　在这次模电的课程设计周中，我学到了很多东西，加深了对书本知识的进一步了解，发现自己还有很多的不足。

2　模电虽然已经学过，但是很多东西都忘了，刚拿到题目的时候根本就不知道从哪里下手，而且这里面还有数电的知识，还以为只用模电的知识呢！

这又让我重新翻阅了课本上很多相关的内容，自己同时深切的感受到还有很多的东西需要学习，还有很多的知识在等待着我们。

3　书本上学的都是理论上的，到了实际上还有很多的不同。

就拿在选择集成元件来说吧，先前选的是LM311，但是根本就不能做出来，而是用LM324才行.还有CD4511的5脚在仿真时是借高电平的，而在实际试验时是接低电平的。

到了实际当中我们要学会具体情况具体分析。

还有就是尽管计算出的电阻数值很好。

但是实验室不一定有这些数值的元件，我们只好选择相近的元件。

还好，我的数值只有一个电阻找到了一个电阻偏差了20

的，其余都正好。

从这次设计中我学到了以后在学习书本知识时不要死学，要多联系实际才行！

4　尽管已经做了不少模电的试验了，但是还是对一些常用的器件常识缺乏认识。

像色环电阻都不知道用了多少遍了，但是还是很难记住它的色码意义，有时候还得用万用表测试一下才行。

我只能对照着书本上讲的色环电阻的各色代表的数值去一一计算。

要是当初就默记与心就方便多了。

还是接触的少，要是经常接触，相信自己也是很快就能读出来的。

还有三极管，不同型号的三极管，区分它的e、b、c三个级是很重要的，这个我还是不太熟练，以后要多接触些不同类型的三极管。

还有各个集成元件的管脚识别，这些都是很基本的常识，自己记得还不是很牢靠，还不停的问同学，以后要多学习这方面的知识。

5　做好电路设计之后就进行仿真，虽然以前学过但是很多还不是很熟练，所以这个做起来出了不少问题，最主要的是器件的选择上，由于很多器件是元件库里找不到的，所以得试着找其他同类相关的器件先试着代替看看结果，如果不合适再找其他的。

通过仿真我也了解了其在工程的设计和完成中起着重要的作用，因为仿真的过程可以帮助更好的理解电路的原理及性能，纠正一些常规的错误，避免实际运用时的损失；并且提供宝贵的理论数据。

参考文献

1．模拟电子技术基础清华大学童诗白主编高等教育出版社第四版，2006年

2．数字电子技术基础清华大学阎石主编高等教育出版社第四版，2009年

3.电子技术基础康华光主编高等教育出版社，1997年

4.电子线路设计指导李银华主编北京航空航天大学出版社2，005年6月

5.综合电子设计与实践[M]田良、王尧东南大学出版社，1999年

6.电子线路实践教程王建新/姜萍科学出版社2003年9月