三极管β值测量.doc

电路与电子技术课程设计三极管值数显式测量电路设计学 院：专 业：班 级：姓 名：学 号：指导老师：二一一年五月十八日目录前言21设计任务及要求21.1基本功能实现21.2扩展功能与创新21.3添加部分32方案设计与论证32.1测量方案的选择32.2芯片的选择32.3显示器件的选择42.4数值的固定42.5判断管型、及好坏电路的选择43主要电路原理及相关分析计算63.1显示及主芯片电路63.2测量部分电路73.3判断管型、及好坏部分电路74总体框图85测试方法与数据95.1测试仪器95.2测试结果96误差分析9参 考 文 献9三极管值数显式测量电路设计前言：三极管系数是电子电路设计中的一组基本参数，对其测量方法有很多种，测试仪器也有很多种。然而就目前通用的测量仪器，存在读数不直观和误差大等缺点。操作者首先需要区分三极管是NPN型还是PNP型，然后判断它管脚的基极，集电极和发射极，再开始测量，操作起来比较繁琐。本课题要求制作的三极管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值，读数直观，误差较小。1设计任务及要求1.1基本功能实现1可测量NPN硅三极管的直流电流放大系数值（设200）。测试条件如下：1)，允许误差为。 2)，且对不同值的三极管，的值基本不变。2.该测量电路制作好后，在测试过程中不需要进行手动调节，便可自动满足上述测试条件。 3.用3只LED数码管组成数字显示器。3只数码管分别用来显示百位、十位和个位，即数字显示器可显示不超过199的正整数和零。4.测量电路应设有E、B和C3个插孔。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值，响应时间不超过2s。5.在温度不变（20）的条件下，本测量电路的误差之绝对值不超过，这里的N是数字显示器的读数。6.数字显示器所显示的数字应当清晰、稳定、可靠。1.2扩展功能与创新1.设计的电路能够判断所测量的三极管的类型，当类型不对时产生报警指示。2.同时可测量PNP硅三极管的直流电流放大系数值（设200），其他要求如基本功能的设定。3.若被测三极管是损坏的，系统能够自动识别，对电路进行保护并指示。1.3添加部分1.能判断三极管的损坏情况，以便及时更正电路设计。2.能判断二极管是否好坏及损坏情况。3.能判断线路是否导通。2方案设计与论证2.1测量方案的选择方案一：分别测量和，由计算得到值，采用A/D采样后，将数值通过显示元件显示。方案二：将电流转换成电压，经A/D采样转换成数字信号后，由译码器加锁存器通过显示元件显示测量值。方案三：将电流转换成电压信号后，直接通过采用A/D转换译码显示驱动集成芯片，将模拟信号转换成数字信号。再配合相应的元件参数输出给显示元件显示测量值。方案比较：方案一，原理简单，思路清晰易懂，但实际电路复杂，需要较多的芯片，成本较高，不适合这样的小系统。方案二，电路复杂，连线和外围器件比较多，成本高，且仿真较为困难，不适合用于本系统。方案三，可省去大量连线和芯片，且此芯片成本低，使用方便，适合于本系统。因此，采用方案三作为设计思路。2.2芯片的选择方案一：采用ICL7107型单片双积分三位半LED显示A/D转换器，直接驱动LED数码管显示。方案二：采用ICL7106型单片双积分三位半LCD显示A/D转换器，直接驱动LCD显示屏显示。方案比较：方案一，主要采用ICL7107，本芯片简单易实施，而且集A/D转换器、锁存器于一身，只需把接线接到对应的接口就可以实现数字显示，不过采用全程扫描不是很省电。可用于制作简单的仪表类电路。但所需接线数量较多，因为它是对数码管的每一根脚进行控制，而且本芯片价格稍微贵点，但只需一块芯片，因此总体价格便宜。方案二，与方案一功能相近，但所需附带的显示元件价格稍贵，相对方案一性价比降低，且电路稳定性差。2.3显示器件的选择方案一：采用1602液晶显示。具有较强的字符显示功能，适合作为常用系统的显示设备。方案二：采用三位一体的数码管显示。具有简单的十六进制数字显示功能，常用于简单数字电压表，温度计，等仪器的显示。方案比较：方案一液晶显示相对于数码管价格较贵，且本系统只是简单的三位数字显示，没有特殊要求，故采用方案二。2.4数值的固定方案一：采用自制恒流源固定在附近，电流稳定。方案二：直接在基极处加较大电阻，通过调节电位器使电流维持在附近。方案比较：方案一，电流稳定，但需用运放，且增加电路复杂程度。方案二，可以满足并实现题目要求，且电路简单，所需外围设备只有电阻与电位器。因此采用方案二。2.5判断管型、及好坏电路的选择方案一：采用555与双重JK触发器组合，实现电流正反向流入三极管，判断管型及好坏。图1方案一仿真图方案二：采用555与非门，实现电流正反向流入三极管，判断管型及好坏。图2方案二仿真图方案比较：方案一与方案二判断结果相类似，但方案一电路复杂，芯片较多，成本高，增加了本系统的复杂程度。方案二，电路简单，易懂，判断结果明显，适合于本系统，因此采用方案二作为判断管型及好坏电路。3主要电路原理及相关分析计算3.1显示及主芯片电路图3显示及主芯片电路芯片27,28,29引脚的元件数值，它们是0.22uF,47K,0.47uF阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络。这样，参考电压满量程为200mV。将36脚基准值调整到100mV。这样，显示值=。3.2测量部分电路图4测量部分电路三极管基极端，所串电阻，通过电位器精确调节，便能保证。三极管C，E两端电阻相对10也是非常大的，因此也能保证15V电压全部加在三极管C，E两端，使。因为相对来说非常小，因此可近似认为。，将作为输入给7107芯片的31管脚。所以，显示值=10=。3.3判断管型、及好坏部分电路图5判断管型及好坏电路此电路由555构成矩形波发生电路，有3管脚产生频率为4的方波，人眼可识别。运用非门74LS04D这样就能始终保证三极管基极和发射极电压为不同电平，基极和集电极为同一电平。无论三极管管型为NPN还是PNP，都会是相应的发光二极管导通发光。当三极管损坏时，若是击穿，则两个发光二极管轮流导通发光。若是内部断路，则两个发光二极管都没电流通过，都不发光。同样原理也可以判断二极管是否损坏和线路是否导通。4总体框图图6总体框图5测试方法与数据5.1测试仪器数字万用表5.2测试结果PNP实际值185183187测量值183179184NPN实际值181170179测量值184175183可见测量误差均在要求之内，满足题