简易晶体管图示仪的设计与实现

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1、简易晶体管图示仪的设计与实现实验报告专业：班级：姓名：学号：指导老师：课题名称：简易晶体管图示仪的设计与实现一、摘要：本报告主要介绍了简易晶体管特性图示仪的制作原理，内部结构并给出了其设计框图及仿真电路图；展示了简易晶体管图示仪的实现过程和各部分得到的实现结果；最后分析了实验中遇到的问题，简单阐述了解决方法和原理，并对本次实验加以总结。二、关键词：方波三角波阶梯波转移特性曲线三、设计任务要求1、基本要求：、设计一个阶梯波发生器，f≥500Hz，Uopp≥3V，阶数N=6；。、设计一个三角波发生器，三角波Vopp≥2V；、设计保护电路，实现对三极管

2、输出特性的测试；2、提高要求：、可以识别NPN，PNP管，并正确测试不同性质三极管；、设计阶数可调的阶梯波发生器。四、设计思路本试验要求用示波器稳定显示晶体管输入输出特性曲线及β值得显示及测量。首先利用555时基振荡器产生的方波；方波一方面输入到LF353，LF353用作积分器产生锯齿波输入到三极管的集电极作为扫描电压；方波另一方面作为时钟信号输入16进制计数器74LS169，74LS169是模16的同步二进制计数器，取其三位输出作为地址输入给CD4051；CD4051在本实验中为数据选择器，对其获得的地址进行选择性的输出，以获得阶梯波；然后把阶

3、梯波作为基极输入输入到三极管的基极；最后采用示波器的X-Y模式对晶体管的转移特性曲线进行测量。总体设计框图如图1：方波电路积分电路阶梯波电路示波器YX图1总体设计框图一、分块电路和总体电路的设计5.1方波发生器电路通过555振荡器产生时钟信号，所需电压为±5V。Multisim仿真及各元件参数见图2，产生的方波如图3。图2Multisim仿真的方波发生器图3Multisim仿真的方波5.2三角波发生器电路将5.1中产生的方波输入双运算放大器FM353中，利用其第一个运放作为积分器产生三角波，利用第二级运放作为放大器，产生符合要求的三角波。Mult

4、isim仿真如图4，仿真结果如图5。图4三角波发生器Multisim仿真图5三角波Multisim仿真结果5.3阶梯波先利用74LS169四位二进制数据选择器接受方波，统计时钟沿个数，将其三位输出作为地址输入到CD4051中，CD4051作为地址译码器产生8阶阶梯波。图6为其Mulitism仿真。由于Multisim的库中没有CD4051，仿真时以ADG408代替其功能。图6阶梯波发生器的Multisim仿真5.4晶体管特性曲线的显示将产生的三角波输入到三极管8050的集电极用作扫描，将产生的阶梯波输入到三极管的基极。在三角波输入三级管前，串联一

5、个定值电阻RE，通过测量RE两端的电压大小间接测量流入集电极的电流大小。示波器的两路一路测量RE两端的电压，另一路在晶体管的发射极测量VBE大小，并选择X-Y模式得到晶体管的转移特性曲线。图7为整个电路的Mulitisim仿真电路（S8050由2N5551替代）。图7整个电路的Multisim仿真一、实现功能说明6.1基本功能的实现、阶梯波发生器，f=1.4250kHz，Uopp=3.534V，阶数N=8；、三角波发生器，三角波Vopp=3.150V；图9为实际产生的三角波在示波器上显示的图样。图9实验中测得三角波、可获得6条晶体管输出特性曲线组

6、。输出特性曲线是测量所得Ube与Ib的转移关系曲线。用三角波扫描集电极，X轴测量三极管的基极电压，以表示Ube的值；Y轴测量Rb上的电压，通过电压值来以表示Ib的值。这样在示波器的X-Y模式下就可以得到一条输入特性曲线。Uce发生改变，即可得到新的输出特性曲线。把阶梯波做为三极管集电极电压，即可得到NPN的输出特性曲线。图10为实验中得到的输出特性曲线组。图10实验中测得输出特性曲线组6.2实现的提高要求：阶梯波的4-8阶连续可调，晶体管输出特性曲线组3-7阶可调。实现过程及方法：在CD4051与VCC之间不接电阻，而连接一个电位计，通过改变电位

7、计阻值大小，改变CD4051的输出电压的范围，改变了进入晶体管截止区的输出特性曲线的条数，获得了连续可调的阶梯波和晶体管输出特性曲线条数。一、故障及问题分析7.1出现的问题：1）三角波幅值过小2）得不到输出特性曲线3）得到的输出特性曲线条数过少7.2问题分析及解决方案）三角波幅值过小，由于反馈电阻阻值选择不当。但是单纯增大反馈电阻组织又会使其直流偏置改变。我现在Multisim中将LF353所需的几个电阻都改为滑动变阻器，找到合适的阻值后，再在电路中替换，从而得到合适的三角波。2）得不到输出特性曲线，由于示波器X、Y输入选择不当。X应测量三极管的

8、集电极电压Ube，Y应通过测量Rb两端电压大小Ub获得流入积极的电流Ib。开始我将X，Y接反，未能获得想要的输出特性曲线。在同学帮助下找