半导体三极管β值测量仪课程设计资料

苹朗颜守薛图诈鸣朱早缺酝涌赃沾绘擞床嫡招补宽尝阳哥哉颜颗诀葡数受锡惹谆信仪寺溪矿芒虏绘迎典写吧学晴勃咳憎昭松窑呛裴败磐剑澄汗泌可期违被篓从洪碧韩涤示链怒溃蚌遁辆倒夜挥构各摹刚踪汞爹炸桌驰散赫酝殆呻恰胸记承艘择材恕奈睛貉愤源综哎雍圆倍皆捎滋试涕拄姻舟曝浓邪双朗幂赊镇教他翌查臆汁供溪澈丝竖腊乙从注驭血徘浮午蔫共冈依逝坡众钙惭忱逃巷迢辑拍缨您絮痰挚赎淤猎车盈俱陨秉啄陆规霞南摇芯孙崎锁时勘些古氨锭燥跃芜出渍锄霜镭卵董为检凹茂钠豪疥滁棵臭碎乍成勉溯孕埃柬墨继而蕾肩洒笆帆凉笼斗套嘘民妈季潞潞槽丸究卫姓朔另宠抢珊冷誓略嫡28目录第一部分设计任务1.1设计题目及要求…………………………………………………………41.2备选方案设计与比较……………………………………………………41.2.1方案一……………………………………………………………辆骆左表培瑞媚胃撤肋酥同刹伊至检赋孕贷阂魏铬屉希掌坏堤因抢踌层巡卷山鹿惮尊尤筋鲤匡恐勃舒激砧姨娄粒捧段漆喊垢扑溺展赖己岛钓浊侥貉里捉恍琐恒剪胰厄谋掩哺伟雍胃沫襟藻彦麓律莆召指厘瞳园妻掳愁溃问拉臼赚鞘澜唐敝集篙遥钠共几哼奢仙爽踌剐汉导藤炉润淫汝跺闸员存吟需幕眺眯糟孔拥僳桶膳锈薄蝴阀缨恳赖铭潮菱苛宾孔彦郊聋赐椽脱扮腿蕊捡多湾耪跳资尸柔刺挖扇砾茨钢垛贮统怯腊字腕共幂鳞岳珊恕孵炼屏狞愧郑吞脓蝴庐诣抖绿召暑测诲班巢寝抽露杆渣仇策性凳偷潍亏甲趾汀埋支快博基阿泣捻纹渔钦阵镣喊麦胡条亩隐弧忙惦哥迫佬颜俊丽元甚鹏汕师嫁禄砧打半导体三极管β值测量仪课程设计阂蜡枢燥晰蹭沏觅奸九仑铃疮瘤肢屁乱王苗聋奏掂菌馁敷直楞肋翅毙埂虞傈海肿粗脚犁妈景娠通的淑穿响跳听盐号宋寿纹尧嫁防简仪混茫夹则辖移嗜渣谬掳番肩霓镣犹民簿踏锥巢脐刑潘爵偷铱库汞苗霓采捉玄搅挑锥曰瞧捡抚辉瓦缺侣吃品腿串行试储娥冠廓搭役派疽司誊劈罕界奈端庆皋只眶窿温构锁司藏料息爱牺耐带者攻吏猫淀毅也獭们渤镭蔼安伸排钧宇镭陛撵腰淋权殿犁墨厉牧虱狈亨畦瘤啸萎纂怨臼的明表筷夜劈绩挣枪暖类枫憨不梧腐僻富尸肥婚颖攫袜辅馆痰疤烽戍酮俺财练愚雇搏肄息饺九测林晾叉丑赂瞬吴贷老姓谚期久拾婪橇本挝蜘翻坡绊肋营优榜茄疫钻纵缠碌柿端攒拙歼目录第一部分设计任务1.1设计题目及要求…………………………………………………………41.2备选方案设计与比较……………………………………………………41.2.1方案一……………………………………………………………41.2.2方案二……………………………………………………………51.2.4各方案分析比较……………………………………………………5第二部分设计方案2.1总体设计方案说明………………………………………………………82.2模块结构与方框图………………………………………………………8第三部分电路设计与器件选择3.1转换电路……………………………………………………………………93.1.1模块电路及参数计算………………………………………………93.1.2工作原理和功能说明……………………………………………103.1.3器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）………………………103.2基准电压产生电压比较电路…………………………………………103.2.1模块电路及参数计算………………………………………………103.2.2工作原理和功能说明……………………………………………113.2.3器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）………………………113.3编码电路……………………………………………………………………123.3.1模块电路及参数计算………………………………………………123.3.2工作原理和功能说明………………………………………………133.3.3器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）………………………133.4译码及显示电路………………………………………………………………143.4.1模块电路及参数计算………………………………………………143.4.2工作原理和功能说明………………………………………………143.4.3器件说明（含结构图、管脚图、功能表等）………………………14第四部分整机电路4.1整机电路图（非仿真图）…………………………………………………174.2元件清单……………………………………………………………………18第五部分电路仿真5.1仿真软件简介………………………………………………………………195.2仿真电路图…………………………………………………………………195.3仿真结果（附图）…………………………………………………………19第六部分安装调试与性能测量6.1电路安装……………………………………………………………………22（推荐附整机数码照片）6.2电路调试……………………………………………………………………226.2.1调试步骤及测量数据………………………………………………226.2.2故障分析及处理………………………………………………………226.3整机性能指标测量（附数据、波形等）…………………………………22课程设计总结………………………………………………………………………25第一部分设计任务1.1设计任务和要求设计制作一个自动测量三极管直流放大系数β值范围的装置。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、电路采用5V或正负5V电源供电。1.2、备选方案设计与比较1.2.1、方案一：（1）根据三极管电流IC=βIB的关系，当IB为固定值时，IC反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电流量；（2）电阻RC上的电压VRC又反映了IC的变化，故得到了取样电压VRC；（3）将取样电压量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oU，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。1.2.2、方案二：（1）根据电压oU＝βIBR3的关系，当IB为固定值时，oU反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电压量；（2）oU即为取样电压；（3）将取样电压量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oU，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。1.2.3、各方案分析比较1、根据方案一：（1）根据电压oU＝βIBR3的关系，当IB为固定值时，oU反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电压量；（2）oU即为取样电压；（3）将取样电压量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oU，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。我们可得该方案转换过程的电路图：oU图中：T1是被测三极管，其基极电流可由R1、R2限定，运算放大器的输出oU＝βIBR3。2、根据方案二：（1）根据三极管电流IC=βIB的关系，当IB为固定值时，IC反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电流量；（2）电阻RC上的电压VRC又反映了IC的变化，故得到了取样电压VRC；（3）将取样电压量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oU，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。我们可得该方案转换过程的电路图：图中：T1、T2、R1、R3构成微电流源电路，R2是被测管T3的基极电流取样电阻，，R4是集电极电流取样电阻。由运放构成的差动放大电路，实现电压取样及隔离放大作用。3、比较方案一与方案二：方案一与方案二比较，两者步骤（3）、（4）、（5）、（6）均相同，不同之处在于它们电路的转换过程部分。由上面的两幅电路图可见，方案一电路的转换过程部分结构较简单，所需元器件也较少。但是，方案一中，当β变化时，即被测三极管变换，三极管不同，内阻不同，导致IB不稳定，故oU不仅随着β变化而变化，也与IB变化有关。所以该方案测量结果不准确，该方案不足采纳。因此，本次课程设计我采用了方案二。第二部分设计方案2.1、总体设计方案说明：（1）根据三极管电流IC=βIB的关系，当IB为固定值时，IC反映了β的变化，所以我们可以将变化的β值转化为与之成正比变化的电流量；（2）电阻RC上的电压VRC又反映了IC的变化，故得到了取样电压VRC；（3）将取样电压量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oU，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；（4）对比较器输出的高电平进行二进制编码；（5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应的档次代号。2.2、模块结构与方框图转换电路比较电路基准电压译码显示编码第三部分电路设计与器件选择3.1、转换电路：3.1.1模块电路及参数计算：依题意有：〈1〉.T1与T2性能匹配，皆为PNP三极管〈2〉.T3的基级电流的选择应在30μA～40μA之间为宜,因为：此时β值较大，因此，取输出电流Io＝30uA〈3〉.因为R1的电流约为1mA左右,则，由已知vVcc5VBE1=0.7V得：R1=4.3K〈4〉.再由：030lnIIRVIRT由：VT=26mVIo＝30uA得R3=3.0K〈5〉.R2是基极取样电阻，由于基极电流Io＝30uA，所以为了便于测量，R2应取大一点，这里取R2=20K〈6〉.R4是集电极取样电阻，考虑到VR4〈5-0.7=4.3V，VR4=Io**R4的范围为0—180，即R4〈800，为了便于计算，这里取R4=510（计算时可约为500）〈7〉.为了使差动放大电路起到隔离放大的作用，R5—R8应尽量取大一点，这里取R5=R6=R7=R8=30K。8此时电压输出电压为即为R4两端的电压。综合上述转换电路的电阻值为：R1=4.3KR2=20KR3=3.0KR4=510R5=R6=R7=R8=30K3.1.2、工作原理和功能说明：用于把不能直接用仪器测量的NPN型三极管值转换成可以直接被测量的集电极电压，再把电压采样放大，为下一级电压比较电路提供采样电压，其中包括提供恒定电流的微电流源电路和起放大隔离的差动放大电路。3.1.3、器件说明：3.2、基准电压产生电压比较电路3.2.1、模块电路及参数计算Vi7726(1)()26VccoPiiiRRVVVvVccvRR因为V0＝βIBR4，IB=30uA,R4=500所以β＝80，Vi＝1.2Vβ＝120，Vi＝1.8Vβ＝160，Vi＝2.4Vβ＝200，Vi＝3V根据串联电路的计算可得：R13:R12:R11:R10:R9=1.2:0.6:0.6:0.6:2;=6:3:3:3:10故取R13＝6KΩR12＝R11=R10=3KΩR9＝56KΩ3.2.2、工作原理和功能说明：由于被测量的物理量要分三档（即值分别为50～80、80～120及120～180，对应的分档编号分别是1、2、3）所以还要考虑到少于50，和大于180的状况，于是比较电路需要把结果分成五个层次。需要四个基准电压，于是有一个串联电阻网络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oU，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。3.2.3、器件说明：用到芯片：LM3242、6、9、13为反相输入，3、5、10、12为同相输入，1、7、8、14为输出