北邮大二下电子电路实验-简易晶体管的设计

1、电子电路综合实验报告 课题名称：简易晶体管图示仪的设计与实现学院： 信息与通信工程 班级： 学号： 姓名： 班内序号 ： 一、 摘要： 本报告主要介绍简易晶体管的设计实现方法，以及实验中会出现的问题及解决方法。给出了其中给出了各个分块电路的电路图和设计说明，功能说明，还有总电路的框图，电路图，给出实验中示波器上的波形和其他一些重要的数据。在最后提到了在实际操作过程中遇到的困难和解决方法，还有本次实验的结论与总结。二、 关键词：方波、锯齿波、阶梯波、特征曲线。三、 设计任务要求：1. 基本要求：设计一个阶梯波发生器，f500Hz,Uopp3V,阶数N=6;设计一个三角波发生器，三角波V

2、opp2V;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：本试验要求用示波器稳定显示晶体管输入输出特性曲线。我的设计思路是先用NE555时基振荡器产生的方波和带直流的锯齿波。然后将产生的方波作为16进制计数器74LS169的时钟信号，74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来计时钟沿的个数，实验中利用它的三位输出为多路开关CD4051提供地址。CD4051是一个数据选择器，根据16进制计数器74LS169给出的地址进行选择性的输出，来输出阶梯波，接入基极。由双运放L

3、F353对NE555产生的锯齿波进行处理，产生符合要求的锯齿波作为集电极输入到三极管集电极。最后扫描得到NPN的输出特性曲线。总体结构框图放大和减法电路锯齿波 Rc示波器 Y X方波产生方波和带直流锯齿波电路阶梯波电路 阶梯波 Rb Re 总的电路图：五、分块电路和总体电路的设计：用NE555产生方波及锯齿波，电路连接如下。 这个设计中555定时器3口产生方波，2口产生三角波。方波的震荡周期为T=0.693R1+R2C1，占空比D=R1+R2/(R1+2R2),为使阶梯波频率足够大，选C1=0.01uF，同时要产生三角波，R2应远大于R1，方波的占空比应接近0.5，选R1为20k，R2为100

4、K。阶梯波电路： 用NE555时基振荡器产生的方波作为16进制计数器74LS169的时钟信号，74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来计时钟沿得个数，实验中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5个100的电阻组成的电阻分压网络以产生6个不同的电压值，根据16进制计数器74LS169给出的地址进行选择性的输出，而它的管脚按照一定的顺序接入6个等值电阻然后在第一个电阻接入5V的电压，将2个管脚短接，即可产生6阶，这里选择了2，5接地，使输出为6阶阶梯波，以满足基本要求中的阶梯波幅度大于3V的要求。另一路信号通道的输入则接被显示

5、的信号；通过地址信号Qa、Qb、Qc对两回路信号同步进行选通。这样，用示波器观察便可得到有6阶的阶梯波。仿真时在Multisim上没有元件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。三角波电路：把NE555时基振荡器2口产生的锯齿波作为基本的三角波，但是这时产生的锯齿波的幅度不满足要求。所以用双运算放大器LF353的一个运放做成一个同相放大电路对这个锯齿波进行放大，使它的幅值尽可能大，以达到要求的峰峰值大于2V,这样后面晶体管的输出特性曲线比较完整清晰。 这里调整电路时调R14时，会改变三角波的

6、幅度，同时也会调整三角波的直流分量，当调试过程中，调R13的效果不理想时，可以调R14会影响最后的特性曲线，调节R14是可以调节特性曲线的左右分量。同时，三角波的最低点电压值最好为0V，这样扫描出的NPN输出特性曲线0点部分才会清晰，同时三角波的幅度不够大时，可能会影响到输出特性曲线的条数。通过与R13并联一个电容可以减少特性曲线中出现的毛刺，使得到的图像更完美。 六、实现功能说明： （1）基本功能NPN输出特性曲线功能说明： 输出特性曲线是指在基极电流不变的情况下，输出电压Uce和输出电流Ic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

7、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，得到一条输出特性曲线。每扫描一次完整的阶梯波，得到一组稳定的输出特性曲线。（2）主要测试数据 三角波的幅度2.2V,频率为667Hz,阶梯波共6阶，幅度3.8V。主要波形如下：（4）测试方法这里需要说明的是，这里调整电路时调R14时，会改变三角波的幅度，同时也会调整三角波的直流分量。调R9可以改变特性曲线的间距。三角波的最低点电压值最好为0

8、V，这样扫描出的NPN输出特性曲线0点部分才会清晰，同时锯齿波的幅度不够大时，可能会影响到输出特性曲线的条数。最后得到的特性曲线可能会不太理想，这时候应该把集电极的R16换较小的电阻，把发射极的R15换较大的电阻。七、故障及问题分析实验中出现的故障和问题：1.设计的参数值不能得到正确的波形2.电源短路分析：1. 出现设计值不能得到正确波形的问题，所用滑变电阻器的调节范围大，后将滑动变阻器的阻值先调到一个较小的范围值内，然后在这个范围内调节，波形变化就很明显。有时候还需要改变某些电阻的值以得到更好的图像。2. 由于电阻较多，比较容易出现电阻直接管脚接触造成短路等问题，需要仔细检查电路，有时候元件

9、烧坏或者得不到正确的图像都是因为这个。八、总结和结论结论：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。总结：通过这次实验，对555定时器的工作原理有了一个大致的了解，基本应用得到了初步的掌握，以及对74169计数器和CD4051和运算放大器有了进一步了解。最大的收获是提高了自我独立完成实验的能力，以及在实际中的问题解决能力，还有与他人的协作沟通交流能力。本次试验通过自己对相关资料的查询，以及向其他同学的请教、相互间的讨论，基本顺利地完成了实验，能够实现简易晶体管图示仪。而且发现实验中戒骄戒躁，实验调试过程失败是很正常的事，插电路板时一定要仔细认真，必要时可请别人检查电路。电路仿真跟实际电路搭建有区别，所以直接用仿真的参数搭建实际电路时不一定能出正确的结果，得耐心调试。对一个大电路的调试，可以分块调试，然后合起来调试，增强系统