实验十一-三极管β值分选电路设计与仿真

1、®南昌大学实验报告学生姓名：刘阳学 号：6110116158专业班级：电子 165班实验类型：口验证 综合 口设计 创新 实验日期：2017.12.30实验成绩: 实验十一三极管3值分选电路设计与仿真一、实验目的1、熟悉三极管的电流放大原理，掌握其各管脚电流之间的关系；2、掌握三极管放大电路和集成运算放大器（或集成电压比较器）的特性和 应用；3、掌握电路仿真调试的原则和排除故障的方法。二、实验要求利用比较器构成一个npn型三极管b值分选电路，要求电路用发光二极管 的亮或灭来表示被测三极管 b值的范围，并用一个led数码管显示b值的区间 段落号。如（0-50）显示 “1”，（50-10

2、0）显示 “2”，（100-150）显示 “3”，（ 150-200） 显示 “ 4”，（200）显示 “ 5”。三极管采用multisim虚拟器件，其b值可以更改，比较器可选择集成运放 （比如 lm324） 三、实验原理b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 % %eo "，忽略i ceo，固定ib、ucei b i b的值，ic的值跟b值成正比，测量b的问题转化为对ic的测量。为了使数码管能够测量模拟量，本实验还需要使用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-

3、电压 转换。a/d转换后就可以通过编码器和译码器连接数码管进行数字显示了。四、实验仪器npn型三极管，5个发光二极管，5个电压比较器，1个数码管（自带显示译 码器），1个74ls148编码器，一个lm324集成运放五、实验方案1、实验设计思路：三极管工作在放大区时，集电极电流为基极电流的 b倍，通过集成运放将电 流转换成电压，根据事先设定的b值分段范围确定比较器的门限电压值。 通过电 压比较器，可用对应的二极管的亮或灭来反映 b值范围，并将其转换成led数 码管显示（利用数字逻辑电路转换）。三极管的k电流-电压转搅r a d转换匚,显不测量值图11-1设计框图2、三极管的ic测量:图11-2

4、ic的测量电路选才? npn型三极管，将其共发射极接负电压 5v,共基极通过电阻r1与地相接，共集电极输出ic。3、电流一电压转换：vcc n 12.0 v-lm324ad-5.dv图11-3电流-电压转换电路使用集成运放电路进行信号处理。由于 bjt是 cccs器件，其输出等效为受控电流源，所以采用 集成运放电路构成电流-电压转换电路，因为反相比 例运算电路的输入电阻低。同时反相比例运算电路 对运放的共模抑制比要求低，其输出电阻很低，这 是优点。在理想运放下，输入电阻为 0,所以输出 电压为vo ic rf。实际输入电阻不为零，所以信 号源内阻比输入电阻越大，电路的转换精度就越高。由公式1c

5、veer1可知,令6 100k , vee5vr1vo ic rfrf vee可将ic转换成vo进行电压比较4、电压比较器(参考电压应一个电源分压得到多值，如右图)comparator vr1ual ，vcc2图11-4电压比较器comparator virtualkny=algkoz01a图11-4 (b)参考电压一一三戋片<.w: 口三< rmim d<<食mh <<，2 tv5 当 50 时，vo 1c rfrf-ee =50 1k 2.5vr1100k当100 时，vo ic rf当150 时，vo ic rfrfveer1100 1k 二一5.0v

6、100krf-vee 150 1k7.5vr1100k200 时，vo i crfveerfrr15200 1k 100k10.0v由于误差的原因，根据实际测量，给电压比较器的参考电压分别为：0v,2.5v, 4.58v, 6.43v, 8.11v。原本当任一个电压比较器的输出电压为高电平时，对应的发光二极管均发亮，反之则不亮。经过如图11-4调整后，可实现只有对应 b值范围的发光二极 管点亮。二极管导通压降为1.83v,对应b值范围上方的二极管因为电压比较器 均输出高电压而熄灭，下方的二极管因电压不足而熄灭。5、ad转换并显示测量值范围电路:tjalvrtual ；ubt-图11-5ad转换

7、及显示译码器结合数字电路与逻辑设计的相关知识，将输出电压通过74ls148芯片对应输出电平再通过74ls48进行译码，用七段数码管进行数字显示。（本仿真所用 数码管自带显示译码器功能，但仍说明一下显示译码器74ls48的用法） 其中，74ls148和74ls48功能如下： 74ls148定义：74ls148为8线3线优先编码器,共有 54/74148和 54/74ls148两种线路结构型式，将8条数据线（0 7）进行3线（4-2-1）二进制 （八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。利用选通端（ei）和输出选通端（eo）可进行八进制扩展。芯片引脚说明:0- 7编码输入端（低电平有效）ei选

8、通输入端（低电平有效）a0、a1、a2三位二进制编码输出信号即编码输出端（低电平有效）gs片优先编码输出端即宽展端（低电平有效）eo选通输出端，即使能输出端功能表：输入输出ei01234567a2a1a0gseohxxxxxxxxhhhhhlhhhhhhhhhhhhllxxxxxxxlllllhlxxxxxxlhllhlhlxxxxxlhhlhllhlxxxxlhhhlhhlhlxxxlhhhhhlllhlxxlhhhhhhlhlhlxlhhhhhhhhllhllhhhhhhhhhhlhh 高电平l 低电平x 任意74ls48引脚图:ab c 口12 tt iq对rjtrbi：-rb1功能表:

9、0 u44 funcnow ta9le rzi3 cima1 or functionei/rao*outputsnotej t0cwatocdf1qhhlll1hhhhhhl1h宣lll1hhlhhlllt2hlkhlhhhlhhlh3i hx一lhhhhhxhllh4hxhll*lhhllmh6mxlhlhhlhhlh6工lhhlhllhhhhh7hlhhhwmhmllll.18h,xhlllhhhhhhhh9hxmllnhmhhluh10hxhlhlnlllhh1h| g 一hxh1thhhllhh_llhhxhhllmlhlllnh13hxhhlmhhllhhmt4hxmmmlhlllh

10、hhhhxhhhhhlllllll副x工xxxxll"lllll2rbihllllllllllll3lt上i kxxxxhhhhhmhh4综合上述芯片可知:i、当电压比较器输出电平为10000时，74ls148中d7 1,d6 d5 d4 d3 0,则 a20,ai0,a01，对应的 74ls48输入值为 a 1, b0,c0,d 0 ,这样输出到数码管显示即为“ 1”;ii、当电压比较器输出电平为1100cb寸，74ls148中d7 d6 1, d5 d4 d3 0,则 a20,ai1,a00，对应的 74ls48输入值为 a 0, b1,c0,d 0 ,这样输出到数码管显示即为“

11、 2”;iii、当电压比较器输出电平为11100寸，74ls148中d7 d6 d5 1q4 d3 0,则 a2 0, a 1, a0 1,对应的 74ls48t入值为 a 1, b 1, c 0, d 0,这样输出到数码管显示即为“ 3”；iv、当电压比较器输出电平为11110寸，74ls148中d7d6d5d41,d30,则 a2 1, a 1, a0 0 ,对应的 74ls48t 入值为 a 0, b 0, c 1, d 0,这样 输出到数码管显示即为“ 4”；v、当电压比较器输出电平为1111田，74ls148中d7 d6 d5 d4 d3 1 ,则 a2 1, a 0, a0 1,对

12、应的 74ls48t入值为 a 1, b 0, c 1, d 0,这样 输出到数码管显示即为“ 5”。注：实际电路中，为保证情况 v稳定显示，应使d2 00 6、实验总原理图:mum”. ftibxw-l 1"" fi ' * uuvcc1tf: s-ebvwpf i 3 w mp; mb， 川口 二 r u 邱& k.o12.nvj7thhvcc?1* -iw1 t r j_f,4l51刷vcc22ioocj -匚门mp6hmdy vihiijai-k ccmparatch vir1comparator v2,5vvcc?6.-13vaf&vihl

13、ual图11-6实验总原理图jalrtual六、实验仿真结果ftahviluu4lrir-va-1d0kqvcc21v. j ：4i*vv4h? 7 v(fineji: 2.44-flfmg： 2 54 e翠 物-> ynzzirueel-vcc12.0vcqmpavcc1 i-154ltem必7mparatqr virti ialco m paratorvrtualvte"t ”v-1j ovfl subnvcc?ltl)1rrimpaloua -vll川8,1175时virtmlvcc/1?.0vtese1led4vcc?r.jb>viriualvt :匚 11?uv

14、tee+曾第 11cf''.'("trtii 1.bv yg:"g vl. . . t a、tr"i 2 mtwt(ompahaloh! uih fu&l comparator virtuali m：i?4adl u3ailmrarator_virt ccjmpartjlrur u rlualv"t 12.0vvucj11c0q l-va-notn-q1 1kd 2n22ir125时z4lshanl . h £"ijumhakftleo4ml s1jun当 175时当 275时/一0 v且1f-wv- 10t)kqvcc12.0vlm32md jumvcc1昧 5 im v止0 *羯*5jm v巩 g 5 30 vj/ g)戈or七a 叫.vihiigillim%i2,nvml514wn11 urtjftllettf:者r7 ionn =vcc21rclgji sc c(l e：comparator virticomparator v vcc?6.43v'-4-七、实验心得体会通过这次实验，我认为本次实验将数电和模电很好地综合在一起，锻炼了学 生的综合能力，让我们学会了如何将模电转换成数电， 这在理论课上只是知道数 电与模