三極管β值測(cè)量.doc

電路與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)三極管值數(shù)顯式測(cè)量電路設(shè)計(jì)學(xué) 院：專 業(yè)：班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師：二一一年五月十八日目錄前言21設(shè)計(jì)任務(wù)及要求21.1基本功能實(shí)現(xiàn)21.2擴(kuò)展功能與創(chuàng)新21.3添加部分32方案設(shè)計(jì)與論證32.1測(cè)量方案的選擇32.2芯片的選擇32.3顯示器件的選擇42.4數(shù)值的固定42.5判斷管型、及好壞電路的選擇43主要電路原理及相關(guān)分析計(jì)算63.1顯示及主芯片電路63.2測(cè)量部分電路73.3判斷管型、及好壞部分電路74總體框圖85測(cè)試方法與數(shù)據(jù)95.1測(cè)試儀器95.2測(cè)試結(jié)果96誤差分析9參 考 文 獻(xiàn)9三極管值數(shù)顯式測(cè)量電路設(shè)計(jì)前言：三極管系數(shù)是電子電路設(shè)計(jì)中的一組基本參數(shù)，對(duì)其測(cè)量方法有很多種，測(cè)試儀器也有很多種。然而就目前通用的測(cè)量?jī)x器，存在讀數(shù)不直觀和誤差大等缺點(diǎn)。操作者首先需要區(qū)分三極管是NPN型還是PNP型，然后判斷它管腳的基極，集電極和發(fā)射極，再開始測(cè)量，操作起來比較繁瑣。本課題要求制作的三極管值數(shù)顯式測(cè)量電路用數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示出被測(cè)三極管的值，讀數(shù)直觀，誤差較小。1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.1基本功能實(shí)現(xiàn)1可測(cè)量NPN硅三極管的直流電流放大系數(shù)值（設(shè)200）。測(cè)試條件如下：1)，允許誤差為。 2)，且對(duì)不同值的三極管，的值基本不變。2.該測(cè)量電路制作好后，在測(cè)試過程中不需要進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，便可自動(dòng)滿足上述測(cè)試條件。 3.用3只LED數(shù)碼管組成數(shù)字顯示器。3只數(shù)碼管分別用來顯示百位、十位和個(gè)位，即數(shù)字顯示器可顯示不超過199的正整數(shù)和零。4.測(cè)量電路應(yīng)設(shè)有E、B和C3個(gè)插孔。當(dāng)被測(cè)管插入插孔后，打開電源，顯示器應(yīng)自動(dòng)顯示出被測(cè)三極管的值，響應(yīng)時(shí)間不超過2s。5.在溫度不變（20）的條件下，本測(cè)量電路的誤差之絕對(duì)值不超過，這里的N是數(shù)字顯示器的讀數(shù)。6.數(shù)字顯示器所顯示的數(shù)字應(yīng)當(dāng)清晰、穩(wěn)定、可靠。1.2擴(kuò)展功能與創(chuàng)新1.設(shè)計(jì)的電路能夠判斷所測(cè)量的三極管的類型，當(dāng)類型不對(duì)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警指示。2.同時(shí)可測(cè)量PNP硅三極管的直流電流放大系數(shù)值（設(shè)200），其他要求如基本功能的設(shè)定。3.若被測(cè)三極管是損壞的，系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別，對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)并指示。1.3添加部分1.能判斷三極管的損壞情況，以便及時(shí)更正電路設(shè)計(jì)。2.能判斷二極管是否好壞及損壞情況。3.能判斷線路是否導(dǎo)通。2方案設(shè)計(jì)與論證2.1測(cè)量方案的選擇方案一：分別測(cè)量和，由計(jì)算得到值，采用A/D采樣后，將數(shù)值通過顯示元件顯示。方案二：將電流轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)A/D采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，由譯碼器加鎖存器通過顯示元件顯示測(cè)量值。方案三：將電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后，直接通過采用A/D轉(zhuǎn)換譯碼顯示驅(qū)動(dòng)集成芯片，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。再配合相應(yīng)的元件參數(shù)輸出給顯示元件顯示測(cè)量值。方案比較：方案一，原理簡(jiǎn)單，思路清晰易懂，但實(shí)際電路復(fù)雜，需要較多的芯片，成本較高，不適合這樣的小系統(tǒng)。方案二，電路復(fù)雜，連線和外圍器件比較多，成本高，且仿真較為困難，不適合用于本系統(tǒng)。方案三，可省去大量連線和芯片，且此芯片成本低，使用方便，適合于本系統(tǒng)。因此，采用方案三作為設(shè)計(jì)思路。2.2芯片的選擇方案一：采用ICL7107型單片雙積分三位半LED顯示A/D轉(zhuǎn)換器，直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示。方案二：采用ICL7106型單片雙積分三位半LCD顯示A/D轉(zhuǎn)換器，直接驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏顯示。方案比較：方案一，主要采用ICL7107，本芯片簡(jiǎn)單易實(shí)施，而且集A/D轉(zhuǎn)換器、鎖存器于一身，只需把接線接到對(duì)應(yīng)的接口就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示，不過采用全程掃描不是很省電?？捎糜谥谱骱?jiǎn)單的儀表類電路。但所需接線數(shù)量較多，因?yàn)樗菍?duì)數(shù)碼管的每一根腳進(jìn)行控制，而且本芯片價(jià)格稍微貴點(diǎn)，但只需一塊芯片，因此總體價(jià)格便宜。方案二，與方案一功能相近，但所需附帶的顯示元件價(jià)格稍貴，相對(duì)方案一性價(jià)比降低，且電路穩(wěn)定性差。2.3顯示器件的選擇方案一：采用1602液晶顯示。具有較強(qiáng)的字符顯示功能，適合作為常用系統(tǒng)的顯示設(shè)備。方案二：采用三位一體的數(shù)碼管顯示。具有簡(jiǎn)單的十六進(jìn)制數(shù)字顯示功能，常用于簡(jiǎn)單數(shù)字電壓表，溫度計(jì)，等儀器的顯示。方案比較：方案一液晶顯示相對(duì)于數(shù)碼管價(jià)格較貴，且本系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單的三位數(shù)字顯示，沒有特殊要求，故采用方案二。2.4數(shù)值的固定方案一：采用自制恒流源固定在附近，電流穩(wěn)定。方案二：直接在基極處加較大電阻，通過調(diào)節(jié)電位器使電流維持在附近。方案比較：方案一，電流穩(wěn)定，但需用運(yùn)放，且增加電路復(fù)雜程度。方案二，可以滿足并實(shí)現(xiàn)題目要求，且電路簡(jiǎn)單，所需外圍設(shè)備只有電阻與電位器。因此采用方案二。2.5判斷管型、及好壞電路的選擇方案一：采用555與雙重JK觸發(fā)器組合，實(shí)現(xiàn)電流正反向流入三極管，判斷管型及好壞。圖1方案一仿真圖方案二：采用555與非門，實(shí)現(xiàn)電流正反向流入三極管，判斷管型及好壞。圖2方案二仿真圖方案比較：方案一與方案二判斷結(jié)果相類似，但方案一電路復(fù)雜，芯片較多，成本高，增加了本系統(tǒng)的復(fù)雜程度。方案二，電路簡(jiǎn)單，易懂，判斷結(jié)果明顯，適合于本系統(tǒng)，因此采用方案二作為判斷管型及好壞電路。3主要電路原理及相關(guān)分析計(jì)算3.1顯示及主芯片電路圖3顯示及主芯片電路芯片27,28,29引腳的元件數(shù)值，它們是0.22uF,47K,0.47uF阻容網(wǎng)絡(luò)，這三個(gè)元件屬于芯片工作的積分網(wǎng)絡(luò)。這樣，參考電壓滿量程為200mV。將36腳基準(zhǔn)值調(diào)整到100mV。這樣，顯示值=。3.2測(cè)量部分電路圖4測(cè)量部分電路三極管基極端，所串電阻，通過電位器精確調(diào)節(jié)，便能保證。三極管C，E兩端電阻相對(duì)10也是非常大的，因此也能保證15V電壓全部加在三極管C，E兩端，使。因?yàn)橄鄬?duì)來說非常小，因此可近似認(rèn)為。，將作為輸入給7107芯片的31管腳。所以，顯示值=10=。3.3判斷管型、及好壞部分電路圖5判斷管型及好壞電路此電路由555構(gòu)成矩形波發(fā)生電路，有3管腳產(chǎn)生頻率為4的方波，人眼可識(shí)別。運(yùn)用非門74LS04D這樣就能始終保證三極管基極和發(fā)射極電壓為不同電平，基極和集電極為同一電平。無論三極管管型為NPN還是PNP，都會(huì)是相應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光。當(dāng)三極管損壞時(shí)，若是擊穿，則兩個(gè)發(fā)光二極管輪流導(dǎo)通發(fā)光。若是內(nèi)部斷路，則兩個(gè)發(fā)光二極管都沒電流通過，都不發(fā)光。同樣原理也可以判斷二極管是否損壞和線路是否導(dǎo)通。4總體框圖圖6總體框圖5測(cè)試方法與數(shù)據(jù)5.1測(cè)試儀器數(shù)字萬用表5.2測(cè)試結(jié)果PNP實(shí)際值185183187測(cè)量值183179184NPN實(shí)際值181170179測(cè)量值184175183可見測(cè)量誤差均在要求之內(nèi)，滿足題