三极管输出特性曲线 电子技术课程设计报告.docx

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三极管输出特性曲线电子技术课程设计报告

电子技术课程设计报告

报告题目：

三极管输出特性曲线测试电路

作者所在系部：

电子工程系

作者所在专业：

电子信息工程

作者所在班级：

作者姓名：

作者学号：

指导教师姓名：

完成时间：

2012年6月8日

北华航天工业学院电子工程系制

课程设计任务书

课题名称

三极管输出特性曲线测试电路

完成时间

6.8

指导教师

张增良

职称

副教授

学生姓名

班级

总体设计要求和技术要点

设计一个三极管输出特性曲线测试电路，具体要求如下：

1、三极管输出特性曲线可用示波器显示；

2、可显示8条特性曲线；

3、相邻特性曲线的间隔相同；

4、特性曲线的显示自上而下，且连续，无闪烁；

5、可控制显示特性曲线的起始部分。

工作内容及时间进度安排

第17周：

周1～周4立题论证方案设计

周5检查课程设计进展情况

第18周：

周1～周3仿真实验

周4～周5验收答辩

课程设计成果

1．课程设计的仿真结果

2．课程设计报告书

摘要

三极管输出特性曲线是指在基极电流

一定的情况下，集电极电流

与电压

之间所对应的关系曲线。

每取一个

，

与

就对应一条关系曲线，因此，输出特性曲线是由若干条曲线构成的。

用运算放大器构成方波——三角波产生电路，产生的三角波作为c、e间的扫描电压，得到的与之完全同步的方波作为时钟信号。

用可编程放大器得到梯形阶梯电压，通过基极电阻和发射极电阻转换成基极电流，而且使基极电流与c、e间电压同步变化。

周期的选取考虑到人视觉的暂留特性，同时看到8条曲线，这就要求8T应小于人眼的视觉暂留时间0.05～0.2s。

将c、e间扫描电压接示波器X输入，将发射极电位送至示波器的Y输入，即可得到一组输出特性曲线。

关键字三极管运算放大器方波——三角波产生电路可编程放大器梯形基极电流输出特性曲线|

目录

（宋体，小四，1.5倍行间距）

一、概述………………………………………………………………………5

二、方案设计与论证……………………………………………………………5

三、单元电路设计与分析………………………………………………………6

1.方波—三角波放大器……………………………………………………6

2.可编程放大器的设计……………………………………………………7

3.八进制时序计数器的设计………………………………………………8

4,梯形基极电流产生电路和集电极电流变换电路的设计………………10

四、总原理图及输出特性曲线…………………………………………………10

五、元器件清单…………………………………………………………………11

六、结论…………………………………………………………………………12

七、心得体会……………………………………………………………………12

八、参考文献……………………………………………………………………13

一．概述

三极管输出特性曲线的X轴为

，要求

连续并呈线性变化，用三角波输入来实现这一要求。

采用方波——三角波产生电路，方波经积分可得到三角波。

方波作为触发产生基极电流的时钟信号,以达到同步.

三极管输出特性曲线的Y轴为

，当

很小时，

近似等于

而电流不易得到，在发射极加入电阻，用

代替

。

采用同相比例放大电路，通过CC4066模拟开关改变

的值，改变放大器的增益，得到一组电压值，通过基极电阻和发射极电阻转化为基极电流。

最后通过示波器显示.

二．方案设计与论证

三极管的输出特性曲线是指在基极电流

一定的情况下，集电极电流

与电压

之间所对应的关系曲线。

每取一个

，

与

就对应一条关系曲线，因此，输出特性曲线是由若干条曲线构成的。

首先，要显示一条输出特性曲线，就必须给基极提供一个固定不变的电流（可转换成电压），再给三极管的集电极和发射极之间提供一个连续可变的扫描电压（即示波器的X输入）。

由于三极管的基极电流非常小，所以集电极电流可近似为发射极电流,而从发射极电阻得到的发射极电位与发射极电流的变化规律是相同的，因此,再将发射极电位送至示波器的Y输入，三极管的一条输出特性曲线就会在示波器上显示出来。

最后，要显示一组输出特性曲线，就要在显示一条曲线的基础上，按照一定的时间间隔给三极管的基极提供增量相同的基极电流（即阶梯信号），而且基极电流与c,e之间的电压变化必须同步。

另外，要想连续的显示输出特性曲线，基极电流和c,e之间的扫描电压就必须是周期相同且相位同步的信号。

再有，周期的选取应考虑人视觉的暂留特性，确保输出特性曲线的显示但不闪烁。

三极管的输出特性曲线测试电路组成方框图如图1所示

图1三极管的输出特性曲线测试电路组成方框图

三、单元电路的设计与分析

1、方波——三角波产生电路设计

运算放大器构成的三角波产生电路在输出三角波的同时，可得到与之完全同步的方波，方波即可作为时钟信号。

因此，可以将两部分电路合二为一。

对于起扫描作用的三角波而言，其起始的扫描电压应从零开始，才能显示完整的输出特性曲线。

这需要给三角波叠加一个直流电位，并通过这个直流电位来控制输出特性曲线的显示，因此为显示起始部分，可调低所叠加的直流电位，使三极管c，e之间的最低扫描电压为零。

三角波产生电路可由LM324运算放大器构成，采用±12双电源供电。

图2方波—三角波产生电路

在图2中，左侧的集成运算放大器输出的是方波，右侧输出的是三角波如图3。

电位滑动器的滑动提供了三角波的直流电位。

在确定三角波周期时，应考虑在示波器上能同时显示8条输出特性曲线且不能出现闪烁情况。

这就要求8T（T为三角波的周期）应小于人眼的视觉暂留时间0.05～0.2s。

然后再根据三角波的周期T=4R16R4C2/R12来确定元件参数。

2、可编程放大器的设计

为了显示8条输出特性曲线，应给基极提供8个间隔相同的电压，这就由可编程放大器实现。

它的关键在于用模拟开关控制放大电路的增益，在输入电压不变的情况下，增益的变化引起输出电压的变化，进而得到基极所需的梯形波。

用运算放大器LM324和8个4066模拟开关及7个电阻来构成可编程放大器，如图4。

当开关的控制端为高电平时，开关导通；反之断开。

由上可知可编程放大器的输出电压

与输入电压

之间的关系为：

=K

（K=1、2、3、4、5、6、7、8）

图4可编程放大器

如果4066模拟开关的控制端用相同时间间隔的电平周期性地进行触发,那么,可编程放大器输出电压波形如下图:

图5可编程放大器输出电压波形

3.八进制时序计数器的设计

在可编程放大器中，8个4066的8个控制端需要相同时间间隔的高电平周期性进行触发，因此，就需要设计一个能逐位产生高电平的八进制时序计数器。

我们可以选用芯片CC4022直接构成八进制时序计数器，实现此功能，

图6CC4022构成的8进制计数器

4.梯形基极电流产生电路和集电极电流变换电路的设计

通过基极电阻和发射极电阻就可以将可编程放大器的输出电压转化成基极电流。

集电极电流变换电路也是通过发射极电阻将集电极电流（发射极电流近似为集电极电流）变换为发射极电位，两者的变化规律一致仅差一个系数（发射极电阻）。

电路如下图所示：

四、总原理图及输出特性曲线

1．总原理图

2.输出特性曲线

五、元器件清单

QuantityDescriptionReference_IDPackage

11uFC1AXIAL180

910KR1R5~R9R12~R14RES40

21KR4R15RES40

125KR2RES40

1100KR10RES40

1300KR11RES40

1400R3RES40

210VD1D2DO41

21KRV1RV2

3LM324DIL14

1CC4022DIL16

12N2222TO18

六、结论

当滑动变阻器RV2调到1%左右时，可以出现清楚的方波和三角波。

当RV1调到5%～8%时可以出现8个清楚呈梯形状的电压信号。

各单元测试成功后，在示波器上可以看到八条间隔基本相同的输出特性曲线。

电路虽然能达到预期的效果，但曲线的起始部分不太清晰，八条特性曲线不是很稳定，这是本电路设计的不足之处。

七、收获与体会

课程设计是对学生能力的一项综合性考察，根据课程设计的任务与要求将不同章节、不同科目的知识联系在一起，综合应用。

通过这两个星期的课设，我收获了许多。

首先，对电路原理有了更深的理解。

通过设计三极管输出特性曲线的测试电路，对三极管的工作原理、运算放大器的使用、方波——三角波产生电路以及芯片CC4066、CC4022的功能与使用有了更深的了解。

通过自己的设计，组友之间得互相商量、探索知道各个单元电路中各个元器件的最佳取值、功能及作用。

其次，我深刻的领会到理论与实际之间的差距。

原理知识的充沛并不能使我们在实践中游刃有余，仍需要我们不断的修改，而且通过计算理论上可以实现所需要的功能，但仿真时却得不到想要的图形。

重新设置了参数，不断的调试，才能得到想象中的输出特性曲线了。

最后，此次课设激发了我学习的积极性。

通过课设，将课本上的知识加以应用，使学习变得生动有趣，同时加深了对课本知识的理解和掌握。

在课设过程中，有自己独立的思考和独到的见解，有同学的互相切磋，出谋划策，使我们由被动变为主动，当调试成功后，很有成就感。

八、参考文献

电子技术基础主编：

康华光副主编：

陈大钦；

数字电子技术基础主编：

阎石；

电子技术动手实践主编：

崔瑞雪张增良副主编：

李国洪；

电子技术实验主编：

高文焕张尊侨徐振英金平

模拟电子技术基础实验主编：

黄冬明龚三明

教师评语及设计成绩

评语

课程设计成绩：

指导教师：

日期：

年月日