半导体三极管β值及范围测量仪设计报告.doc

课
程
设
计

课题名称：半导体三极管β值及范围测量仪
完成人：
班级：
学号：
时 间：

（一）设计内容及要求
1. 设计内容：制作一个自动测量NPN型 硅三极管β值的显示测试仪。
2. 设计要求：
1）对被测NPN型三极管值 分三档
2）β值的范围分别为80～120及120～160，160～200对应的分档编号分别是1、2、3；待测三极管为空时显示0，超过200显示4。
3）用数码管 显示β值的档次
4）发挥部分：用三个数码管 显示β的大小，分别显示个位、十位和百位。显示范围为0-199；响应时间不超过2秒，显示器显示读数清晰，注意避免出现“叠加现象”。
（二）电路设计
电路设计整体框图
使用被测三
极管构成放
大电路
取样电路
+比较器
电路

编
码器

译
码
电路

数
码
管
显
示

压控振荡器

计数
译码
显示

555产生秒脉冲

发挥部分
基本部分

（三）实验器件
示波器 1台
万用表 1台
直流稳压电源 1台
模拟实验装置 1台
数字试验箱 1台
四运放LM324
555定时器
三极管
二极管、稳压管
电位器、电阻器、电容器
CD4532、CD4511
数码管
（四）参数计算及元器件选择
1)微电流源（图1）：构成微电流源电路,为待测三级管,微电流源提供基极电流,R8提供输出电压。调节滑动变阻器的阻值可以改变微电流源的输出电流,的选择应在之间为宜,且的选择应不小于

,以使三极管工作在合适的状态。
取待测管的值为，即，根据公式：得出：，，最终输出电压为

图一 微电流源

2)电压比较器（图2）：
将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行比较，对应某一定值，只有相应的一个比较电路输出为高电平，则其余比较器输出为低电平。
由于被测量的物理量要分五档（即 值分别为<80、80～120、120～160、160～200 及>200，对应的分档编号分别是0、1、2、3、4）。需要四个基准电压，于是有四个滑动变阻器产生四个不同的基准电压，再用四个运算放大器组成的比较电路，将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行比较，对应某一定值，相应的一个比较电路输出为高电平，其余比较器输出为低电平。从上而下分别为：4档、3档、2档、1档。

图二 电压比较器

3）编码译码
编码 译码 显示

CD4532引脚图 CD4511引脚图 数码管

CD4532真值表

CD4511真值表

编码译码显示图

图4
（五）完整电路图及工作原理
1）基础部分：
1.将变化的值转化为与之成正比变化的电压，再取样进行比较、分档。根据三极管电流的关系，当为固定值时，反映了的变化，电阻上的电压又反映了的变化，对取样加入后级进行分档比较。
2.将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行比较，当同相输入端电压值大于反相输入端电压值时，运算放大器输出端为正，发光二级管点亮，否则不亮。分别调节4个电位器的阻值，以改变基准电压，使其分别能在值四个档的临界值时点亮二极管。同时，对比较器输出的高电平进行二进制编码，再经显示译码器译码，驱动数码管 显示出相应的档次代号。

基本部分完整电路图

2）发挥部分工作原理：
微电流源为待测三级管 提供恒定电流，确保待测三极管输出电流不因其更换而改变，然后通过压控振荡器，将采集的电压量转化成与之成正比变化的频率。合理设定参数使在一定时间内通过的脉冲个数即为被测三极管的值。由555定时器构成单稳态触发器产生计数时间控制信号，该信号只有一个正脉冲，从电路连通到计数时间结束，保证不会重复计数，将两个脉冲信号同过与门送到74LS90构成十进制加法计数器，用于计数脉冲的个数，再经CD4511译码，数码管 显示计数的值。通过调节R2、R3的阻值，来缩小显示数字与真实数值的差距，减小误差，但误差是不可消除的，所以只是减小了，却并没有消除，因此，显示数据与真实数据还是有差距的。

发挥部分整体电路图
（六）总结
1.方案设计优点：
成本低，不需要人工接电路，通过MULTISIM，就可以直接仿真出来，方便调试。基本部分可以得到很准确的结果，发挥部分应用了很多知识，虽然结果有误差，但是思路正确。
2.方案设计缺点：
发挥部分显示结果不精确，存在误差，需要调试的时间较长，且显示结果等待时间较久。
课题的核心及使用价值，改进及展望该电路
3.核心及实用价值：
该课程设计将理论与实际相联系在一起，使我们深刻认识到课本中的理论知识很多都是建立在理想条件下的，在现实中很多情况下是不能拿来就用的，要根据实际情况经过不断地测试和调整，才能达到我们预期的要求。而且深化了所学理论知识，使我们了解到更多的实际问题及解决方法。这一过程，培养了我们综合运用知识的能力，增强了我们独立分析与解决问题的能力，训练培养了严肃认真的工作作风和科学态度，为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。
改进和展望：课程设计性实验涉及到了我们所学各科知识，包括数字电子电路、模拟电子电路、电路及电子线路实验及multisim软件的应用，综合性较强，我们只有结合所学知识才能设计出满足特定要求的电路；设计性实验对于我们运用所学的知识要求较高，因此在准备实验的过程中要全面复习所需的基础知识，重点掌握相关的章节，预先根据要求确定所用电路和器件，熟悉掌握各种典型电路的设计、功能和各种元器件的原理、功能等等；然后根据需要组装连接各功能电路，注意连接过程中元件的排布和布线，尽量使之匀称、美观；最后计算参数，确定参数是要多方面考虑每一个参数的改变所造成的影响，要有整体把握、综合考虑的眼光；用仿真软件改变参数以提高精确度和测量范围，减少干扰；合理布线，便于排错和检查，且方便他人检查和参考。

（七）心得体会
从本次电子课程设计中，收获很多，首先熟悉了MULTISIM的工作原理及环境，其次，开始将各部分知识综合到了一切运用，为专业学习提供了好的实例，然后，还学会了知识的实践化，不只是停留在理论基础上。反复的调试电路，更是锻炼了我的耐心和做事细致程度，掌握了设计一个数字电路的基本方法和基本步骤，实际解决设计中出现的问题，增强了寻找问题，解决问题的能力。这不仅帮助我更好地掌握书本知识，尤其重要的是增强了自信心，培养了独立思考的能力！
（八）参考文献
[1]童诗白 华成英 主编，模拟电子技术基础（第四版），高等教育出版社
[2]阎石主编，数字电子技术基础（第五版），高等教育出版社
[3]模拟电子技术实验指导书 青岛大学电子实验教学中心
[4]康华光主编 电子技术基础
[5]孙肖子主编 现代电子线路和技术实验简明教程