新型晶體管特性圖示儀掃描信號(hào)發(fā)生器

1、新型晶體管特性圖示儀掃描信號(hào)發(fā)生器晶體管特性圖示儀是測(cè)量常用儀器之一，日前通用的晶體管特性圖示儀的掃描信號(hào)和階梯信號(hào)由50 hz工頻市電變換而來，掃描頻率低，顯示的特性曲線閃耀嚴(yán)峻，穩(wěn)定性差;x軸掃描為正弦脈沖，線性度差，在顯示晶體管特性曲線時(shí)亮度不勻稱(前亮后暗)，而且波形變換復(fù)雜。本文介紹一種基于定時(shí)器的晶體管特性圖示儀掃描設(shè)計(jì)辦法。通過555定時(shí)器產(chǎn)生同步的x軸掃描鋸齒波和y軸掃描階梯波，其掃描頻率不受工頻市電限制，掃描信號(hào)同步性能好，顯示波形穩(wěn)定。1 掃描信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)1.1 晶體管特性測(cè)量原理圖1為晶體管輸出特性測(cè)量原理，需測(cè)量的2個(gè)物理量是晶體管的集電極ic和集電極uce。待測(cè)管的

2、集電極和基極分離接入鋸齒波和階梯波掃描信號(hào)。集電極輸出接示波管x軸輸入，放射極輸出接示波管y軸輸入，rc為集電極功耗限制，re為集電極電流取樣電阻。1.2 鋸齒波產(chǎn)生電路圖1中由555定時(shí)器組成的多諧同時(shí)產(chǎn)生鋸齒波和階梯波的觸發(fā)脈沖，以保證鋸齒波和階梯波的同步。圖1中由電阻r1、r2構(gòu)成c1的充電回路，其中r2略大于2r1，由555定時(shí)器內(nèi)置的放電構(gòu)成電容的放電回路。接通電源時(shí)，電源通過r1、r2對(duì)電容c1充電，電容c1兩端電壓線性升高，當(dāng)充電至555定時(shí)器2、6腳的電壓大于2/3vcc時(shí)，555定時(shí)器3腳由“1”躍變?yōu)椤?”，同時(shí)555定時(shí)器內(nèi)置的放電三極管導(dǎo)通，電容通過三極管快速放電至0

3、v。因?yàn)閞2略大于2r1，此時(shí)555定時(shí)器2、6腳的電壓略小于1/3vcc，555定時(shí)器3腳由“0”躍變?yōu)椤?”，同時(shí)555定時(shí)器內(nèi)置的放電三極管截止，電容c1進(jìn)入下一個(gè)充、放電周期，555定時(shí)器7腳獲得鋸齒波，3腳獲得占空比臨近1的同步方波。鋸齒波的幅值由式(1)計(jì)算，得：則其頻率可由式(2)計(jì)算，得：可見該鋸齒波的輸出電壓幅值為1/2cc，大于普通555多諧振蕩器的1/3vcc，且波形線性度優(yōu)于普通555多諧振蕩器，電容從0 v開頭充電至1/2vcc，起始掃描電壓滿足掃描信號(hào)的要求。該鋸齒波通過電壓尾隨器u1輸入到同相比例運(yùn)算u2舉行電壓放大，調(diào)整rp3可以轉(zhuǎn)變鋸齒波幅度，通過后置功率放大

4、后輸入到待測(cè)晶體管集電極。同時(shí)，該信號(hào)作為x軸掃描信號(hào)輸入到示波管的x軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。1.3 階梯波產(chǎn)生電路555定時(shí)器3腳輸出的方波作為計(jì)數(shù)器cd4518的計(jì)數(shù)脈沖接入cd4518的cp端，計(jì)數(shù)輸出端q1q4分離接到由u1構(gòu)成的反相加法器的輸入端，反相加法器的輸入電阻r3：r4：r5：r6=8：4：2：1，則反相加法器的輸出電壓可由式(3)表示為：式中：a=rp1/r3可見，當(dāng)計(jì)數(shù)輸出端q1q4以4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)方式從09依次遞增時(shí)，從反相加法器的輸出端uo可以得到反向遞增的階梯波。該反向階梯波經(jīng)運(yùn)算放大器u2舉行反相比例運(yùn)算得到正向的階梯波，調(diào)整rp1可以轉(zhuǎn)變鋸齒波的級(jí)數(shù)，調(diào)整rp2可以轉(zhuǎn)變鋸齒

5、波的級(jí)高。電容c3用于階梯波的高頻干擾信號(hào)，該階梯波通過后置功率放大后輸入到待測(cè)晶體管基極。集電極電流經(jīng)取樣電阻re取樣后，輸入到示波管的y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。2 試驗(yàn)結(jié)果及分析圖2為掃描信號(hào)發(fā)生器的階梯波和鋸齒波，鋸齒波升高沿近乎直線，線性度良好。鋸齒波下降沿與階梯波升高嚴(yán)格同步?；趫D1電路原理，以數(shù)字為顯示終端測(cè)試npn晶體管的輸出特性曲線，3所示，波形顯示穩(wěn)定。作為參照，以crt示波器為顯示終端顯示波形，與通用晶體管特性圖示儀(sako hz4832型晶體管特性圖示儀)比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1) 波形顯示亮度勻稱：這是因?yàn)樵撾娐返乃綊呙桦妷簽榫€性度良好的鋸齒波;(2) 波形沒有閃耀現(xiàn)象：因?yàn)樵撾娐返乃綊呙桀l率達(dá)到1 700 hz，而對(duì)比的通用晶體管特性圖示儀的水平掃描頻率僅為100 hz，顯示波形存在閃耀現(xiàn)象，當(dāng)顯示的ic級(jí)數(shù)較多時(shí)尤為顯然。(3)波形沒有顫動(dòng)：因?yàn)樵撾娐蜂忼X波和階梯波均由同一個(gè)555多諧振蕩器產(chǎn)生，存在嚴(yán)格的同步關(guān)系，而對(duì)比的通用晶體管特性圖示儀的階梯波由水平掃描的正弦脈沖觸發(fā)產(chǎn)生，觸發(fā)電壓存在一定誤差，使顯示波形存在一定的顫動(dòng)現(xiàn)象。3 結(jié)束語(yǔ)因?yàn)閽呙栊盘?hào)采納555定時(shí)器同時(shí)作為階梯波和