晶体管输出特性曲线测试电路的设计实验报告.doc

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1、晶体管输出特性曲线测试电路的设计无29班宋林琦一、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、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)

2、iB=常数，表示

3、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

4、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,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

5、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

6、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。矩形脉冲产生电路图矩形波曲线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4、阶梯波产生电路：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，

7、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4、电压变换电路以及总电路：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一、实验内容和步骤：1、按所设计好的电路安装电路，注意元器件的合理布局以及接触良好，连线尽量整齐，以便于检查。2、调

8、试电路，使之正常工作，并满足设计要求。3、测定三种波形的有关参数以及给定晶体管的输出特性曲线。二、实验数据及实验结果：1、矩形脉冲波：频率f＝509Hz，周期T＝1.96ms，矩形脉宽τ＝0.118ms，占空比D＝τ/T＝5.9％。峰峰值幅度Vpp＝21.2V。2、锯齿波：幅度Vpp＝12.2V。3、阶梯波：阶梯数10，阶梯间隔0.7V。4、β值的测量：示波器x最大示数7.8V，曲线间距1.38V，β＝（1.38/1k）/（0.7/164k）＝323。三、实验心得及部分说明：1、关于矩形脉冲的占空比和频率的调节：（1）充放电电