2010课程设计报告

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1、课程设计报告半导体三极管β值测量仪设计学校名称青岛大学学院名称自动化工程学院专业班级2008级电气一班学号200840301080姓名闫鹏飞2010年10月1日【摘要】本设计为测试NPN半导体硅管值及范围电路。首先，为了供给NPN三极管基极稳定的电流使β值的变化不会影响到电流源，所以设计了微电流源；再次利用三极管值的大小与电流或电压的变化成正比的特点，将电压作为取样信号，设计了具有不同基准信号的比较电路；第三，在第二步的基础上，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

2、平，实现AD转换,从而显示出所测NPN三极管值的范围；最后，为了能测试出NPN三极管值，分别设计组装压控振荡器、基准时钟、计数器数、据锁存器电路来显示三极管值。关键词：NPN三极管参数值编码译码一、设计内容设计制作一个可自动测量NPN型硅三极管β值的范围及数值的测量仪。二、设计要求1、对被测三极管的β值分三档；2、β值的范围分别为80～120及120～160，160～200；其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值的档次及的值。三：整体设计思路(一)设计框图使用被测三极管构成放大电

3、路取样电路+比较器电路编码器译码电路数码管显示得到与β成比例的电压信号只有一个比较器的输出有效（二）各部分说明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。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。3、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。四、电路具体设计方案（一）转换电路转换电路部分包括微电流源和差分比例运算电路。由三极管电流IC=βIB的关系，IB为定值时，I

4、C的变化则映了β的变化，通过电阻RC将变化的IC转化成了对应的VRC的值，再进行取样、分档和比较。为了取得固定IB的值，必须有微电流源电路提供恒定电流。1、微电流源电路提供一个稳定的电流源，供给待测NPN三极管基极稳恒的电流使β值的变化不会影响到电流源，而导致误差的产生。并且为了满足要求IB的选择应在30μA～40μA之间为宜。其电路图1如下：图1—微电流源电路图根据电路原理分析得：由此可知：只要确定IO和Re2就能确定IR，由此可以确定电阻R的值。2、差动放大电路：根据三极管电流IC=βIB的关系，被测物理量β转换成集电极电流IC而集

5、电极电阻不变，利用差动放大电路对被测三极管集电极上的电压进行采样，。差动放大电路原理如图2所示：图2—差动放大原理图当它在静态平衡时，要求必须满足：1、静态的含义：无外信号输入。2、为保证静态平衡（V+=V-=2.5V)，同、反相输入端需设计分压网络以平衡满足条件。根据理想运放线性工作状态的特性，利用叠加原理可求得：取电路参数：R1=R2=R3=Rf,可见，输出电压值等于两输入电压值相减之差，实现相减功能。其中运算放大器采用集成电路LM324。其中运算放大器采用集成电路LM324。其封装结构管脚功能级管脚分配如下：封装图3：图3—LM3

6、24封装结构图注：LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图（10）所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，如图（11）所示。除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信端的相同。LM324引脚：引脚功能电压（V）引脚功能电压（V01输出1

7、3.08输出33.02反向输入12.79反向输入32.43正向输入12.810正向输入32.84电源5.111地05正向输入12.812正向输入42.86反向输入11.013反向输入42.27输出23.014输出43.0综合上述得出转换电路的电路图如图4所示：图4--转换电路电路说明：T1、T2、R1、R3构成微电流源电路提供恒定电流，R2是被测管T3的基极电流取样电阻，用于检测基极电流的大小，R4是集电极电流取样电阻，用于检测集电极电流的大小同时检测出被测三极管β值的大小，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，为电压比

8、较电路提供采样电压。（二）比较电路考虑到设计题目要求总共显示五档，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，待测三极管为空时显示0，超过200显示4，所以需要四个基