模拟电子课程设计--半导体三极管β值测量仪.doc

模拟电子技术课程设计报告书 设计题目：半导体三极管β值测量仪 专业：电气信息及其自动化 班级： 09级3班 姓名： 学号： 200940600304 半导体三极管β值测量仪 一、设计任务书 目的：设计制作一个自动测量NPN型硅三极管β值的显示测量仪。 基本要求 对被测NPN型三极管的β值分三档。 β值的范围分别为80-120,120-160,160-200，对应的分档编号分别为1,2,3；待测三极管为空时显示0，超过200显示4。 用数码管显示β值的档次。 发挥部分 用三个数码管显示β值的大小，分别显示个位，十位，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。 仪器与器件 仪器 、直流稳压电源一台 、示波器一台 、万用表一台 、面包板一个 器件 LM324、NE555、CD4532、74LS90、CD4511，74S08N等； NPN、PNP三极管9013、9014、9015；二极管；导线若干； 常用多圈电位器；常用定值电阻；常用电容； 共阴七段数码显示管。 设计思路 （一）、基本要求部分 1、基本要求部分的系统框图 关键一： 将变化的β值转化为与之成正比变化的电压或电流量，再取样进行比较、分档。上述转换过程可由以下方案实现： 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，电阻RC上的电压VRC又反映了IC的变化，对VRC取样加入后级进行分档比较。 关键二： 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，只有相应的比较电路输出为高电平，则其余比较器输出为低电平。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。 单元电路设计思路 、微电流源部分及放大电路部分 通过此微电流源生成恒定电流，经后续放大电路放大电流，进而测量放大电路NPN型三极管β值。 、比较电路部分 由此比较电路得出被测三极管β值的范围，0-80时无灯亮；80-120只有LED4灯亮；120-160时LED3和LED4灯亮；160-200时LED2、LED3、LED4灯亮；大于200时四个灯全亮。 （3）、编码器及译码显示部分 利用编码器CD4532，将比较器的输出结果转换为BCD码 利用显示器CD4511和七段数码管，将BCD码转换显示。 、完整电路（仿真图） 、发挥部分 发挥部分的系统框图 2、单元电路设计思路 （1）、微电流源部分及放大电路部分 、采样电路部分 被测三极管通过β-V转换电路把三极管的β值转换成对应的电压，然后再通过压控振荡器把电压转换成频率，若计数时间及电路参数选择合适，在计数时间内通过的脉冲个数即为被测三极管的β值。 、计数电路部分 在计数时间内记录脉冲个数即为被测三极管的β值 、译码及显示电路部分 利用编码器CD4532，将比较器的输出结果转换为BCD码 利用显示器CD4511和七段数码管，将BCD码转换显示。 （5）、完整电路 四、组装调试的内容 1、使用的主要仪器和仪表 用到万用表，示波器。 调试电路的方法和技巧 在确保仿真电路正确的情况下，按照仿真电路图在面包板上组装电路，先分别组装各个单元环节的电路，用万用表和示波器分别测量各个单元环节的示数及波形，如输出正确，再将各个环节连接在一起构成完整电路。 调试中出现的故障、原因及排除方法 故障：微电流源输出电流过大；二极管灯常亮或不亮；数码管总显示8； 原因：电阻调试不当；电位器接入电阻过小或过大；显示译码器未工作； 排除方法：将微电流源电路中电阻调大；调节比较电路中电位器；为显示译码器接电及接地； 调试过程 （1）先按顺序调整好三极管放大电路和取样电路； （2）连接并调整好比较电路及参数； （3）调好编码电路； （4）调整译码显示电路。 （5）在模拟部分和数字部分均调试完毕，将两部分之间的连接 好，系统就可以按照设计要正常工作。 5、认识面包板 6、组装好的电路 五、总结设计电路和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望。 基本电路部分电路简单，能基本测量出NPN型三极管β值的范围，但不能得出β值的具体值；发挥部分能大概测出β值的大小，但误差较大。 该课题旨在锻炼我们的动手能力及对元件工作原理的了解，通过本课题培养了我们的耐性，需要我们认真仔细地面对每一个问题，通过对电路的检查，找出问题所在并解决。 设计的电路对β值的测量有较大误差，还需要我们通过精调各个电位器的阻值来达到对β