北邮电子电路实验报告 简易晶体管图示仪Word下载.docx

北邮电子电路实验报告 简易晶体管图示仪Word下载.docx

《北邮电子电路实验报告 简易晶体管图示仪Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北邮电子电路实验报告 简易晶体管图示仪Word下载.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

简易晶体管图示仪

一、摘要

本报告主要介绍了简易晶体管特性图示仪的制作原理，内部结构并给出了其设计框图及仿真电路图；

展示了简易晶体管图示仪的实现过程和各部分得到的实现结果；

最后分析了实验中遇到的问题，简单阐述了解决方法和原理，并对本次实验加以总结。

二、关键词

方波三角波阶梯波三极管输出特性曲线

三、设计任务要求

1．基本要求：

、设计一个阶梯波发生器，f≥500Hz，Uopp≥3V，阶数N=6；

。

、设计一个三角波发生器，三角波Vopp≥2V；

、设计保护电路，实现对三极管输出特性的测试；

2．提高要求：

、可以识别NPN，PNP管，并正确测试不同性质三极管；

、设计阶数可调的阶梯波发生器。

四、设计思路

本实验要求用示波器稳定显示晶体管输入输出特性曲线。

1.首先利用NE555时基振荡器产生方波。

1.1方波一方面输入到LF353，LF353用作积分器产生三角波。

1.2方波另一方面作为时钟信号输入16进制计数器74LS169，取其三位输出作为地址输入给数据选择器CD4051，对其获得的地址进行选择性的输出，获得阶梯波。

2把三角波输入到三极管的集电极作为扫描电压；

把阶梯波输入到三极管的基极。

3最后采用示波器的X-Y模式对晶体管的转移特性曲线进行测量。

总体设计框图如图：

五、分块电路和总体电路的设计：

1.用NE555产生方波:

所需电压Vcc为5V。

方波的震荡周期T=0.7（R1+2*R2）C1，占空比=（R1+R2）/（R1+2*R2）。

为使频率足够大，选C1=330pF。

当R1远小于R2时，占空比接近0.5，选R1为18kΩ，R2为1.5MΩ。

仿真电路及产生的方波如图：

2.三角波电路

将产生的方波输入双运算放大器LM353中，利用其第一个运放，作为积分器产生三角波；

利用第二级运放，作为放大器产生符合要求的三角波。

仿真电路及产生的三角波如图：

3.阶梯波电路

用产生的方波作为74LS169四位二进制数据选择器的时钟信号，统计时钟沿个数，利用它的三位输出为多路开关CD4051的输入QA、QB、QC提供地址。

直流通路是由6个100Ω的电阻组成的电阻分压网络以产生7个不同的电压值，根据74LS169给出的地址进行选择性的输出。

这里选择了2、4接地，使输出为7阶阶梯波。

另一路信号通道的输入则接被显示的信号；

通过地址信号QA、QB、QC对两回路信号同步进行选通。

仿真时在Multisim上没有现成元件CD4051，这里选择了与它功能相近的8通道模拟多路复用器ADG528F代替。

它是根据A1、A2、A3口的输入来选择输出S1-S8中各路电压值。

仿真电路及产生的阶梯波如图：

4.晶体管特性曲线的显示

将产生的三角波输入到三极管8050的集电极用作扫描，将产生的阶梯波输入到三极管的基极。

在三角波输入三级管前，集电极串联一个定值电阻Re，通过测量Re两端的电压大小间接测量流入集电极的电流大小。

示波器的两路，CH1测量Re两端的电压，CH2在晶体管的发射极测量Vbe大小，并选择X-Y模式得到晶体管的转移特性曲线。

整个电路的仿真电路如图：

六、实现功能说明

1．基本功能

三极管输出特性曲线是指，在基极电流Ib不变的情况下，集电极与发射极之间的输出电压Uce（管压降）和集电极电流Ic之间的关系曲线。

用Y轴表示测得的电压Ue可以表示Ic的大小，用X轴测得的电压Uc可以表示Uce的大小。

当电压Uce反复扫描时，示波器显示Uce和Ic的关系，就会呈现一条稳定不动的输出特性曲线。

改变基极电流Ib值，再重复扫描一个周期，就可以得到另一条输出特性曲线。

因为要求能够同时显示出一簇输出特性曲线，所以用一个阶梯电压作为基极电压的输入，每扫描阶梯波的一阶，即取不同的Ib的值，得到一条输出特性曲线。

每扫描一次完整的阶梯波，即取互不相同的一组Ib值，就可得到一组稳定的输出特性曲线。

2．扩展功能

晶体管输出特性曲线组4-8阶可调。

我设计的电路的实现方法是，在CD4051与VCC之间连接一个电位计，通过改变电位计阻值大小，改变CD4051的输出电压的范围，改变了进入晶体管截止区的输出特性曲线的条数，获得了连续可调的阶梯波和晶体管输出特性曲线条数。

3．电路板搭建

从左到右依次为：

方波电路，三角波电路，阶梯波电路，测试电路。

4．测试数据

三角波波形

Vopp=4.32V，频率f=1.35231kHz。

阶梯波波形

阶梯数=7，Vopp=3.82V，频率f=641.072Hz。

晶体管（NPN管）特性曲线

输出特性曲线7条。

阶梯数可调

4-7阶连续可调，Vopp=3.12V。

实际的实验操作中,通过改变电位器阻值，阶梯数最低可调至2阶；

由于阶梯波直流通路部分是由6个100Ω的电阻组成的电阻分压网络，产生7个不同的电压值，因此阶数最高为7阶。

频率f（CH1）=1.3490kHz

频率f（CH2）=509.51Hz

七、故障及问题分析

1.实验开始时选择了NE555时基振荡器2口产生的三角波。

解决方法：

根据设计电路搭建的电路，产生的三角波线性不好，最后测试时会导致得不到理想的三极管输出特性曲线，所以在老师的指导下，我改为用LF353作积分器产生三角波。

2.三角波幅值过小。

三角波幅值过小，但是单纯增大反馈电阻组织又会使其直流偏置改变。

我和组内同学尝试了多个阻值后找到了合适的阻值，得到了合适的三角波。

3.得到的输出特性曲线条数过少。

由于CD4051的直流电压过大，使晶体管进入截止区部分过多。

在CD4051的13接口与VCC之间接电位计，通过调节电位计电阻，从而得到了阶数为7的特性曲线并且实现了阶梯波阶数的连续可调。

4.阶梯波幅值较小。

通过增大电源电压，可以增大Vopp；

由于元器件74LS169最大允许电压为7V，CD4051允许电源电压范围为4.5V至20V，所以可以取电源电压最大为7V，此时的Vopp可达到实验要求的最低Vopp=3V。

八、总结和结论

1.总结

输出特性曲线：

描述以基极电流Ib为参量，集电极电流Ic与三极管C、E极之间的管压降Uce之间的关系。

对于每一个确定的Ib都有一条曲线；

对于某一条曲线，当Uce从零逐渐增大时，Ic逐渐增大，当Uce增大到一定数值时，Ic基本不变,表现为曲线几乎平行与横轴,即Ic大小几乎仅仅取决于Ib。

2.结论

本实验与上学期的电路实验不同，是综合型较强的设计型实验。

我觉得本实验的重点在于三角波电路和阶梯波电路的设计，使频率和电压幅值符合实验要求；

难点在于计算出大致电阻值以后，通过不断微调各电阻值，以得到线性较好的三角波和阶梯波。

测试电路很容易搭建，但是如果三角波或者阶梯波线性不好就很难得到晶体管特性曲线。

本实验我去了实验室4次，因为更换了实验，一开始毫无头绪，通过查阅资料后，慢慢熟悉了实验所需的各个元器件的功能和接线方法，设计出了电路。

按照仿真成功的设计电路，我搭建了一个电路，在更改数次之后仍旧无法出现阶梯波波形，虽然与组里的其他同学讨论，仍旧没有找出问题所在，于是最后更换了面包板，重新搭建新的电路。

虽然这之中有不少不顺利，但我都努力地去想解决办法，庆幸最终都把问题给解决了。

这次实验不仅让我对实验室的仪器设备的操作更为熟悉，提高增强了动手能力，巩固了软件Multisim的使用方法，更是让我在研究探索中增加了对电子电路的兴趣。

此外，我觉得我最大的收获是我再次意识到了自己独立思考、解决问题的重要性，为我日后的实践奠定了一定的基础。

九、所用元器件及测试仪表清单

元器件/测试仪表

数量

作用

方

波

电

路

NE555时基振荡器

1

产生时钟信号

100nF电容

330pF电容

1.5MΩ电阻

18kΩ电阻

直流电压源VCC、VEE（±

5V）

三

角

LF353

第一级用作积分器产生三角波；

第二级用作放大器使三角波大小满足要求。

47kΩ电阻

2

12kΩ电阻

64kΩ电阻

2kΩ电阻

3.3kΩ电阻

34kΩ电阻

阶

梯

74LS169

统计时钟信号上升沿个数，输出作为CD4051地址

CD4051

地址译码器，产生阶梯波

100Ω电阻

6

电位计

使阶梯波阶数可调

直流电压源（±

特性曲线测量

晶体管S8050

测量器输出特性曲线

2.7kΩ电阻Rb

间接测量Ib大小

200kΩ电阻Rc

保护电路

100kΩ电阻Re

示波器

测量晶体管输出特性曲线

十、参考文献

（1）《电子测量与电子电路综合设计型实验讲义》（北京邮电大学电路中心2015年3月）