模电课程设计-三极管β值数显式测量电路设计

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1、模电课程设计-三极管β值数显式测量电路设计广东石油化工学院课程设计说明书（小初号字距4磅黑体加黑居中）课程名称：模拟电子技术课程设计题目：三极管β值数显式测量电路设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：日期：年月日三极管β值数显式测量电路设计一、设计任务与要求⑴可测量NPN硅三极管的直流电流放大系数β值（设β<200）。测试条件如下：①IB?10?A,允许误差为±2%。②14V?VCE?16V，且对于不同β值的三极管，VCE的值基本不变。⑵该测量电路制作好后，在测试过程中不需要进行手动调节，便可自动满足上述测试条件。⑶用二只LED数码管和一只发光二

2、极管构成数字显示器。发光二极管用来显示最高位，它的亮状态和暗状态分别代表“1”和“0”，二只数码管分别用来显示拾位和个位，即数字显示器可显示不超过199的正整数和零。⑷测量电路应设有E、B和C三个插孔。当被测管插入插孔后，打开电源，显示器应自动显示出被测三极管的β值，响应时间不超过两秒钟。⑸在温度不变（200C）的条件下，本测量电路的误差之绝对值不超过5N?1，这里的N是数字显示器的读数。100⑹数字显示器所显示的数字应当清晰，稳定、可靠。二、方案设计与论证由于β值范围为0-199，因此百位数只有0和1两种情况，因此百位显示可以考虑不用译码管直接输出显示（

3、0时无显示，1时显示1），总共只用两个译码管即可示可以。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，这样，被测三极管就可以通过β-V转换电路把三极管的β值转换成对应的电压。方案一方案一说明：积分器+滞回比较器：理论上能够使β-v转换模块的输出电压转换为f输出。555多谐振荡电路：产生1s的高电平与v-f转换电路的f一起输入＆门后得到f。方案二方案二说明：LM331：LM331是定时器型电荷平衡v-f转换器。LM741在输入电压的正常变化范围内输出信号频率和输入电压之间保持良好的线性关系，

4、转换误差可减小到0.01%。输出信号频率的变化范围约为0~100khz。方案三555时间取决于外接电阻R和电容C的大小。tw=1.1RC方案一：v-f模块是由积分器+滞回比较器搭建而成，电路走线复杂，同时工作电路难以调试，不稳定。计时脉冲模块由于是多谐振荡电路，计数器会对f多次计数，考虑到能够选用的计数芯片CD4518是高电平清零的，这会占用计数时间，而且搭建电路比较复杂。方案二：选用了LM741芯片搭接v-f转换电路，电路简单，稳定度高，但由于计时模块还是采用了多谐振荡电路，所以清零电路搭接麻烦，同时相比与555单稳态电路来说，电路复杂。方案三：集合了方

5、案一和方案二的优点，采用了LM741模块和555单稳态模块，由于没有多次计数，使得清零信号可以由手动清零，显示电路采用了CD4511-CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器，可以维持显示保持，避免出现叠加现象。综上所述从电路的复杂性，稳定性，等各个方面考虑，选择了方案三来实现这次课程设计。三、单元电路设计与参数计算主要单元电路设计和参数计算：?β—VX转换电路；?VX—f转换电路：压控振荡器；?计数时间产生电路；?计数、译码、显示电路；?清0信号产生电路等。1．β-VX转换电路Vx=βIb×R2测试条件（1）IB=10μA，允许误差±2%；VCC－VBEI

6、B=RbRCC只需选择合适的Rb，而IC=?IB。IC与?（2）14V<VCE<16V，且对不同?值的三极管，VCE的值基本不即其值不受IC影响，则路中不能有RC。后面还应加一个电流到电压的转换电路从而构成——电压并联负反馈。如图所示，β—VX的转换电路是由运放LM324和电阻R1、R2、R3等元件组成的固定偏流电路。对于三极管，在饱和区IC随VCE的增加而增加；再放大区IC基本保持不变，并且对于不同的IB，IC的值也不同，因此要求固定IB=10uA,14V＜VCE＜16V，且对于不同的β值，VCE不变，则集电极回路中既不能有Rc,也不能有Re

7、。根据运放的反相端为虚地，可将三极管的射极直接接到-15V的电源上，即可满足14V＜VCE＜16V。根据运放LM324反相输入端虚地以及IB=10μA的条件，则R1=1.5M。[R1=（15-0.7）V/10μA]运放LM324和R2、R3构成的电压并联负反馈使VX∝IC，所以取IC为运放电路的输入电流。由图不难看出，由于运放虚地条件以及它不取电流，并且IC=βIB，所以VX=βIC=βIBR，当β2为最大值(199)时Vmax=13V确定R2，则R2=6.5K。所以取R2=5.1K。根据运放输入段与外接等效电阻应尽量相等，取R3=4.7K。2.VX—f转

8、换电路：压控振荡器积分电路是实现波形变换、滤波等信号处理功能的基本