晶体管输出特性曲线测试电路的设计实验报告

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1、晶体管晶体管输出特性曲线测试电路的设计晶体管输出特性曲线测试电路的设计无29班宋林琦2002011547一、实验任务：设计一个测量NPN型晶体管特性曲线的电路。测量电路设置标有e、b、c引脚的插孔。当被测晶体管插入插孔通电后，示波器屏幕上便显示出被测晶体管的输出特性曲线。要有具体指标的要求。二、实验目的：图1晶体管输出特性曲线VCEVCC0IsIB=0IB=5μAIB=10μA10987654321Ic/mA1、了解测量双极型晶体管输出特性曲线的原理和方法。2、熟悉脉冲波形的产生和波形变换的原理和方法。3、熟悉各单元电路的设计方法。三、

2、实验原理：晶体管共发射极输出特性曲线如图1所示，它是由函数ic=f(vCE)

3、iB=常数，表示的一簇曲线。它既反映了基极电流iB对集电极电流iC的控制作用，同时也反映出集电极和发射极之间的电压vCE对集电极电流iC的影响。如使示波器显示图1那样的曲线，则应将集电极电流iC取样，加至示波器的Y轴输入端，将电压vCE加至示波器的X轴输入端。若要显示iB为不同值时的一簇曲线，基极电流应为逐级增加的阶梯波形。通常晶体管的集电极电压是从零开始增加，达到某一COPYRIGHT◎SongLinqi宋林琦（2002011547）-9-晶体管晶体管输出特

4、性曲线测试电路的设计图2晶体管输出特性测试电路ViBtttV时钟源锯齿波发生器阶梯波发生器图3输出特性曲线测试电路工作波形数值后又回到零值的扫描波形，本次实验采用锯齿波。测量晶体管输出特性曲线的一种参考电路框图如图2所示。矩形波震荡电路产生矩形脉冲输出电压vO1。该电路一方面经锯齿波形成电路变换成锯齿波vO2，作为晶体管集电极的扫描电压；另一方面经阶梯波形成电路，通过隔离电阻送至晶体管的基极，作为积极驱动电流iB，波形见图3的第三个图（波形不完整，没有下降）。电阻RC将集电极电流取样，经电压变换电路转换成与电流iC成正比的对地电压VO3

5、,加至示波器的Y轴输入端，则示波器的屏幕上便会显示出晶体管输出特性曲线。需要注意，锯齿波的周期与基极阶梯波每一级的时间要完全同步（用同一矩形脉冲产生的锯齿波和阶梯波可以很好的满足这个条件）。阶梯波有多少级就会显示出多少条输出特性曲线。另外，每一整幅图形的显示频率不能太低，否则波形会闪烁。一、主要设计指标和要求：1、矩形波电压（VO1）的频率f大于500Hz,误差为±10Hz，占空比为4%~6%，电压幅度峰峰值大约为20V。2、晶体管基极阶梯波VO3的起始值为0，级数为10级，每极电压0.5V~1V。3、晶体管集电极扫描电压VO2的起始电

6、压为0V，幅度大约为10V。二、电路设计及仿真结果：1、电路基本组成：电路由5个基本部分组成，包括矩形波产生电路、锯齿波产生电路、阶梯波产生电路、电压变换电路和由以上4个电路组成的晶体管测试电路。2、矩形波产生电路：用来产生窄的矩形脉冲，要求占空比为4％～6％，所用电路为一个由LM741组成的施密特触发器，用来产生矩形窄脉冲，由于二极管D3的单向导通功能，使得充放电时的回路电阻不同，以至于时间常数不同，从而决定了矩形脉冲的占空比不是50％，而是远小于50％。电路图以及仿真结果如下，矩形脉冲的峰峰值幅度大约为21V。COPYRIGHT◎S

7、ongLinqi宋林琦（2002011547）-9-晶体管晶体管输出特性曲线测试电路的设计矩形脉冲产生电路图矩形波曲线COPYRIGHT◎SongLinqi宋林琦（2002011547）-9-晶体管晶体管输出特性曲线测试电路的设计1、锯齿波产生电路：锯齿波产生电路是以矩形波为输入，通过运放LM741组成的指数阶电路，形成积分器，经过C3的充放电形成近似的锯齿波。锯齿波峰峰值幅度大约是10V。锯齿波产生电路图锯齿波曲线COPYRIGHT◎SongLinqi宋林琦（2002011547）-9-晶体管晶体管输出特性曲线测试电路的设计4、阶梯波

8、产生电路：阶梯波产生电路是以矩形脉冲波为输入信号，每输入一次矩形脉冲，就给电路充一次电，但是，由于给电容充电时，二极管导通，电流流过。充电结束，电流反向，二极管截止，电荷不能释放掉，电压不变，随着下一次充电的到来，电压叠加在原来电压之上，成为阶梯波，充电之后又保留了电荷，直到达到矩形波的电压，二极管不能截止，放一次电，泄放掉所有电荷，使电压又回到0，重新进行下一次的阶梯波产生。阶梯波产生电路阶梯波曲线COPYRIGHT◎SongLinqi宋林琦（2002011547）-9-晶体管晶体管输出特性曲线测试电路的设计4、电压变换电路以及总电路

9、：电压变换电路是以锯齿波和晶体管集电极电压为输入，把集电极的输出电流转化为电压输出，以方便示波器读出电流的值，进而显示出输出特性曲线。电压变换电路及全电路晶体管测试电路输出曲线COPYRIGHT◎SongL