β数显式测量电路的设计、安装与调试

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1、北京化工大学信息科学与技术学院自动化专业课程设计题目：β数显式测量电路的设计、安装与调试班级：学号：姓名：同组人：指导老师：2013年9月目录一、课程设计的任务及基本要求二、逻辑框图设计三、逻辑电路的设计及参数计算四、安装调试步骤及遇到的问题五、印刷线路板设计六、体会及建议七、参考文献八、附录（元件使用说明）九、附图（框图逻辑图印刷线路板图）一、课程设计的任务及基本要求本课题要求设计一个“三极管β值得数显式测量电路”。即可以直观的看出三极管的β值。Ⅰ、具体任务和要求1．可测量NPN硅三极管的直流电流放大系数β<199，测试条件为IB=10uA。允许误差±2%。14V

2、不同β值的三极管，VCE的值基本不变。2．该测量电路制作好以后，在测试过程中不需要进行手动调节，便可自动满足以上测试条件。3．用两只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。发光二极管用来显示最高位，它的亮状态和暗状态分别用来代表1和0。两只数码管分别用来显示十位和各位，即数字显示器可显示不超过199的正整数和0.4．测量电路设有测三极管的三个插孔，分别标上E、B、C。当被测三极管的发射极，基极和集电极分别插入E、B和C插孔时，连通电源后，数字显示器就会自动显示出被测三极管的β值，响应时间不超过2秒钟。5．在温度不变的条件下，本测量电路的误差之绝对值不超0.05N+1.这里的N是数字显

3、示器的读数。6．数字显示器显示的数字应当清晰，而且显示周期的长短要合理。例如，β=24.5时，个位数码管可能交替显示4和5.在这种情况下，如果显示周期太短（例如：0.01S），由于人的眼睛的滞留效应（滞留时间大约为0.1S），就不能清楚地看到4和5这两个数字，反而看起来像9，他是4和5叠加的结果（对于LED七段数码管而言）。显然，不允许出现这种现象。Ⅱ、限定使用的主要元器件通用型集成运放LM324高阻型集成运放LF351通用型集成运放LM311集成定时器NE5552/5十进制计数器74LS90BCD—七段译码器74LS47双D上升沿触发器74LS74六施密特反相器74LS14四2输入与非

4、门CC4011共阳极LED七段数码管二、逻辑框架图三、逻辑电路的设计及参数计算要求对不同的β，不变，故集电极不接任何电阻。根据运放LM324反相输入端虚地以及IB=10μA的条件，则R1=1.5M。[R1=（15-0.7）V/10μA]运放LM324和R2、R3构成的电压并联负反馈使∝，所以取为运放电路的输入电流。由图不难看出，由于运放虚地条件以及它不取电流，并且=β，所以=β=βR2，当β为最大值(199)时=13V确定R，则R=6.5K。所以取R=5.1K。2．压控振荡器反相积分器同相迟滞比较器注意：（1）积分器用351高阻型放大器，积分效果好。电压比较器用专用电压比较器，转换速度快

5、。（2）积分器中D1使正向积分与负向积分的回路不同、时间不同。上图的D1应反方向向左，原因是其与夹断电压的设计不同，这里VX极性为正。（3）R9<

6、正值要继续作负向积分外，还要因为负值做正向积分，但因负向积分时间常数τ=远远大于正向积分时间常数τ=，故总的效果是做正向积分，随时间呈线性增大。如图所示，当增大到一定程度（正值）时，使比较器同相输入端的电位略高于0时，它的输出即翻转为高电平，即将由-13V翻转为+13V。当翻转为+13V时，二极管由导通变为截止。积分器又做负向积分。如此周而复始，产生振荡。fx与Vx的关系设积分器的负向积分时间常数远远大于正向积分时间常数，即设R/4（通常取R/4>100R9）则这个压控振荡器的震荡周期就近似等于上图中积分器的负向积分时间t1，即近似等于积分器的输出电压由下降到-所要的时间t1。因为=-+

7、=-+当t=时，=-，即有-=-+，所以=2①式中的是积分器输出电压的峰值，在=-时，比较器的状态发生变化这时比较器同相输入端的电位=0,即=+,因此=②将②代入①式得=2故此压控振荡器的震荡周期为=+==2振荡频率为==·可见与成正比，由于=·β·所以与β成正比。考虑Vam应比V1m小些，按V6/V7<0.7，取R6=15K，R7=24K，根据运放输入段与外接等效电阻应尽量相等，取R8=10K。3．计数时间产生电路如图所示，它是以