三极管β值数显式测量电路设计Word下载.docx
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1可测NPN硅三极管的直流电流放大系数β值（设β小于200），测试条件如下：
（1）Ig=10μΑ,误差为±
2%
（2）VCE为14到16V，且对于不同β值的三极管，VCE的值基本不变。
2用二只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。
发光二极管显示最高位，它的亮状态和暗状态代表“1”和“0”，两只数码管显示拾位个位，即可显示0到199的正整数。
3在温度不变（20℃）时，本测量电路误差的绝对值不超过“0.05*数字显示器读数+1”。
4数字显示器所显示的数字应当清晰，稳定、可靠
主要参考资料：
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[2]张凤言.电子电路基础[M].北京：
高等教育出版社，1995.
[3]电子电路百科全书编辑组.电子电路百科全书[M].北京：
科学出版社.1988.
[4]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社，1997.
[5]李哲英等．实用电子电路设计[M]．北京：
电子工业出版社,1997.
[6]陈永甫.新编555集成电路应用800例.电子工业出版社，2000.
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完成期限2010.7.5-7.11
指导教师
专业负责人
2010年7月4日
目录
1任务和要求1
2总体方案设计与选择1
2.1任务分析1
2.2设计思路1
2.3系统概述1
3电路总原理框图设计2
4单元电路设计3
4.1转换电路3
4.2优频转换电路4
4.3控制计时电路5
4.4计数电路5
4.5译码与显示电路6
5单元电路的级联设计7
6设计总结7
参考文献8
附录1
1任务和要求
（1）任务：
设计一个三极管β值数显式测量电路，用数码管和发光二极管显示出被测三极管的β值。
（2）探测器性能要求:
①IB=10μΑ,误差为±
②VCE为14到16V，且对于不同β值的三极管，VCE的值基本不变。
2测量电路应设有E、B、C三个插口，当被测管插入插孔后，打开电源，显示器应自动显示出被测三极管的β值，响应时间不超过两秒钟。
2总体方案设计与选择
2.1任务分析：
在设计任务中要求我们显示三极管的β值，同时允许基极电流IB=10μΑ,允许误差为±
2%。
所以我们觉得这部分电流应该由微电流源提供。
VCE为14到16V，且对于不同β值的三极管，VCE的值基本不变。
我们采用直接与一个VCC相连，在它的下端加一个小电阻，保证VCE的值基本不变。
对于自动显示出被测的三极管的β值，响应时间不超过两秒钟。
我们采用了数码管显示并利用到A/D转换将模拟信号转变为数字信号。
2.2设计思路：
通过设计一个微恒流电路使其流过待测的三极管，经三极管放大后在流过一个电阻，通过测量这个电阻两端的电压就能知道流过该电阻的电流，即三极管放大的基极电流，从而知道三极管的放大倍数。
并且按下述模式进行设计：
图1设计模式图
2.3系统概述
β是三极管共射电流放大系数，不是一个能够直接测量的物理量，一般不区分直流和交流下放大系数。
对于直流，有β=（Ic-IcEQ）/IB≈IC/IB|UCE=cons,忽略ICEQ，固定IB、UCE的值，IC的值跟β值成正比，通过测量IC，选择一定的比例系数k，由β=IC/k测量β。
测量β的问题转化为对IC的测量。
为了使数字测量设备能够测量模拟量，本电路需要使用ADC，直接型ADC是把输入的模拟电压信号直接转换为相应的数字信号，所以还要对Ic进行电流电压转换。
A/D转换后就可以用数字显示了。
下面是逻辑框图设计：
但是这次设计没有完全使用逻辑方法，因为对它认识不够多，希望在以后的学习中会用到它。
3电路总原理框图设计
显示测量值
A/D转换
图3原理框图
4单元电路设计
4.1转换电路
图4转换电路电路图
以上电路包含了一个微电流源与一个差分放大电路。
图5微电流源电路
（1）β值与Ic有关；
（2）小功率管的β值在Ic=2至3mA时较大，而在截止与饱和区较小，测量不准确。
因此，取输出电流Io=30μΑ，因为参考电流IR=（Vcc-VBE2）/R
R1=（Vcc-VBE1）/IR
已知VBE1=0.7V得，R1=4.3K，取R1=3.3K。
为了使差动放大电路起到隔离放大的作用，R5--R8应尽量取大一点，这里取R5=R6=R7=R8=30K。
综上所述：
R1=3.3K，R2=20K，R3=3.3K，R4=220，R5=R6=R7=R8=30K。
差动放大电路：
根据三极管电流IC=βIB的关系，被测物理量β转换成集电极电流IC，而集电极电阻不变，利用差动放大电路对被测三极管集电极上的电压进行采样。
差动放大电路如下:
图6差动放大电路图
根据理想运放线性工作状态的特性，利用叠加原理可求得：
，取电路参数：
R1=R2=R3=Rf，uo=ui2-ui1。
可见，输出电压值等于两输入电压值之差，实现想减功能。
其中运算放大器采用集成电路LM311。
4.2优频转换电路
LM331实现电压与频率的转换。
F=K*V1=KβIBR4,K=RS/（2.09RTCTRL）。
可以令f=β，则计数器恰好在一秒内记下所有脉冲数。
通过计算拼凑可以得出：
Rs=4.7K,RT=RV=10K,RL=150K,CT=0.01μF，CL=1μF，C2=0.01μF。
4.3控制计时电路
工作原理和功能说明：
把NE555接成单稳态电路，利用触发后产生的持续高电平来控制计数器计时，根据设计的思路，要产生一秒的持续高电平。
NE555，其封装图如下：
图7NE555引脚排列图
所接正电源为5V。
要实现计数一秒，即tw=1.1R9C1=1S,故可凑得R9=90K，C1=10μF。
4.4计数模块
说明：
每个时钟周期计数器，计数一次。
由于是计数一秒，故根据前面的关系，计数器最终的数值就是所要测的β值。
V2加在第一片计数器CD4518的CP1A’端上，V0加在CP0A上，故当1S的高电平V2来临时，实现的是计数器在BCD模式下十进制计数，当1S的低电平V2变为高电平时，此时为保持模式，用于显示。
由于CD4518是双的BCD码假发计数器，故可将其中一个计数器的最高位不妨假定为1Q4接在另一个计数器的脉冲输入端CP0B端，CP1B’接CP1A’，这样一片CD4518就可以实现一个BCD码的百位计数器！
2Q4可以接在另一片CD4518上，实现百位计数。
控制端与第一片相同。
CD4518功能表如下：
表1CD4518功能表
见下页。
输入
输出功能
CP
CR
EN
↑
L
H
加计数
↓
X
保持
全部为L
4.5译码与显示电路
运用CD4511，CD4511封装图如图8，其中：
A、B、C、D为数据输入端，LT、BL、LE为控制端，a到g为输出端，其输出电平可直接驱动共阴数码管进行0到9的显示。
并且参照CD4511真值表。
图8CD4511封装图
5单元电路的级联设计
将转换电路、优频转换电路、控制计时电路、计数电路、译码与显示电路依照正确的顺序连接，就构成了完整的三极管β值数显式测量电路的原理图，元件清单如附录。
6设计总结
通过为期一周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。
我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。
根本不知道在现实中还存在有很多问题。
真正的能将自己的所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正的能够做到学为所用才是更主要的。
设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多，我也上网搜集资料，在网上获取了大量的知识，通过这次课程设计，我对电子技术更加产生了兴趣，同时，我也意识到只要认真钻研努力下去就会成功的，在以后的学习中要树立足够的信心，这样才更容易成功。
设计电路时，要考虑到它的前因后果，用什么样的电路实现什么什么样的功能。
另外，还要考虑到电路的可行性，实用性等。
本次课程设计要求多学科知识综合应用，锻炼了设计者的动手能力，加深了对各个学科的理解和掌握，对后续课程的学习做了铺垫。
总之，通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。
而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。
使我的综合能力有了一个提高。
参考文献
附录
元器件名称
元件标称值或型号
电阻
220Ω*1,330Ω*6,3.3kΩ*2,4.7kΩ*1，10kΩ*1
30kΩ*4，90kΩ*1，150kΩ*1
三极管
9012*2，NPN型的三极管个一个
集成电路
LM324*1,LM331*1,NE555*1,CD4511*2,CD4518*3
电容
CT=0.01μF,CL=1μF,C1=10μF,C2=0.01μF
显示器
共阴数码显示管*3
大学课程设计成绩评价表
课程名称
电子技术课程设计
题目名称
学生姓名
学号
指导教
师姓名
职称
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语：
指导教师：
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