三极管β值自动测量分档仪的设计

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1、第一部分设计任务一、设计题目及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。二、设计思路1．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，

2、对VRC取样加入后级进行分档比较。以下给出采用上述方案的参考电路如图（1）、图（2）所示。图（1）参考电路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。17图（2）参考电路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＝βIBR3。2．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，只有相应的一个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

3、码，驱动数码管显示出相应的档次代号。显示译码编码比较电路3、参考方框图如图（3）：转换电路基准电压图（3）参考方案方框图第二部分设计方案一、设计任务分析经过查阅书籍和相关资料，还有设计要求上的提示方案，对设计有如下简单分析：设计电路测量三极管的β值，将三极管β17值转换为其他可用仪器测量的物理量来进行测量（如电压，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）。因为题目要求分三档显示三极管的β值（即值的范围分别为50～80、80～120及120～180，对应的分档编号分别是1、2、

4、3），所以对转换后的物理量进行采样,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，相应的一个比较电路输出高电平，其余比较器输出为低电平，实现AD转换。比较后再进行分档显示。要实现分档显示，则必须对比较器输出的高电平进行二进制编码和显示译码器译码，驱动数码管显示出相应的β值档次代号。从而实现该档次代号的显示。得出系统方框图如图（4）：转换电路基准电压比较电路编码译码显示图（4）系统方框图一、各部分电路功能的简单说明1.转换电路：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

5、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。2.电压比较电路：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，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。171.编码电路：将电压比较电路的比

6、较结果（高低电平）进行二进制编码。该编码功能主要由集成芯片8位优先编码器CD4532完成。2.译码电路：主要是把编码电路编成的二进制编码译码成十进制数，以便于人机交流（即要显示的数为人类易懂的十进制数1、2、3）。该电路功能主要由芯片CD4511完成。3.显示：该电路功能是用共阴数码管显示被测量的NPN型三极管值的档次。一、各个元件具体参数的计算1.转换电路如图（5）所示图（5）转换电路依题意有：〈1〉.T1与T2性能匹配，为PNP三极管〈2〉.IB的选择应在30μA～40μA之间为宜,因为：（1）β值与Ic有关；（2）小功率管的β值在Ic＝2～3

7、mA时较大，而在截止与饱和区较小，测量不准确。因此，取输出电流Io＝30uA17〈3〉.因为参考电流约为1mA左右,则，由已知VBE1=0.7V得：R1=4.3K，取R1=4.3K再把R1=4.3K代回，得出=1.35mA,符合要求。〈4〉.再由：已知：VT=26mV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

8、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