模電--簡易晶體管圖示儀--實驗報告

1、 電子測量與電子電路綜合實驗實驗報告課題名稱：簡易晶體管圖示儀專業(yè)：電子信息科學與技術班級： 2013211202 學號：班序號：指導老師：一 報告摘要1） 實驗目的2） 實驗要求3） 背景知識及實驗設計4） 分塊設計及各元件管腳圖5） 實驗步驟6） 實驗結果分析7） 實驗總結二 實驗目的1） 通過實驗進一步掌握集成運放的使用方法。2） 進一步提高工程設計和實踐動手能力。三 實驗要求1.基本要求：設計一個階梯波發(fā)生器，f500Hz,Uopp3V,階數N=6;設計一個三角波發(fā)生器，三角波Vopp2V;設計保護電路，實現對三極管輸出特性的測試。2. 提高要求可以識別NPN,PNP管，并正確測試不同

2、性質三極管;設計階數可調的階梯波發(fā)生器。四 背景知識及實驗設計1. 三極管輸出特性曲線： 輸出特性曲線是指在基極電流一定時，集電極與發(fā)射極Uce和集電極電流Ic的關系曲線，每取一個Ib，就有一條輸出特性曲線與之對應。2. 設計思路：晶體管圖示儀是一種能對晶體管的特性參數進行測試的儀器，該儀器用可調節(jié)的階梯波和三角波對晶體管進行周期性掃描，用Y軸表示測得的電壓Ue可以表示Ic的大小，用X軸測得的電壓Uc可以表示Uce的大小。改變基極電流Ib 值，再重復掃描一個周期，就可以得到另一條輸出特性曲線。因為要求能夠同時顯示出一簇輸出特性曲線，所以用一個階梯電壓作為基極電壓的輸入。每掃描階梯波的一階，得到

3、一條輸出特性曲線。每掃描一次完整的階梯波，得到一組穩(wěn)定的輸出特性曲線。3. 設計關鍵：三角波發(fā)生器，階梯波發(fā)生器，配套的調節(jié)和保護電路。4. 總體框圖：Rc三角波發(fā)生電路示波器y x Rb階梯波發(fā)生電路方波振蕩電路Ree五 分塊設計1. 方波振蕩電路設計1）所用原件NE5553.3nF電容100nF電容100電阻20k電阻電源個數1個1個1個1個一個5v2） NE555管腳圖及功能NE555管腳功能介紹：1腳為地。2腳為觸發(fā)輸入端；3腳為輸出端，輸出的電平狀態(tài)受觸發(fā)器控制，而觸發(fā)器受上比較器6腳和下比較器2腳的控制。當觸發(fā)器接受上比較器A1從R腳輸入的高電平時，觸發(fā)器被置于復位狀態(tài)，3腳輸出低

4、電平；2腳和6腳是互補的，2腳只對低電平起作用，高電平對它不起作用，即電壓小于1Ucc/3，此時3腳輸出高電平。6腳為閾值端，只對高電平起作用，低電平對它不起作用，即輸入電壓大于2Ucc/3，稱高觸發(fā)端，3腳輸出低電平，但有一個先決條件，即2腳電位必須大于1Ucc/3時才有效。3腳在高電位接近電源電壓Ucc，輸出電流最大可打200mA。4腳是復位端，當4腳電位小于0.4V時，不管2、6腳狀態(tài)如何，輸出端3腳都輸出低電平。5腳是控制端。7腳稱放電端，與3腳輸出同步，輸出電平一致，但7腳并不輸出電流，所以3腳稱為實高（或低）、7腳稱為虛高。3） 仿真電路圖4）仿真輸出波形2三角波發(fā)生電路1）設計原

5、理：將NE555產生的方波進行積分放大，使用LF353。第一級做積分運算，第二級做放大運算。所用元件LF35347k歐姆12k歐姆3.3k歐姆34k歐姆68k歐姆100nF電源個數1個2個1個1個1個1個1個+5. 52） LF353管腳圖3） 仿真電路圖4） 仿真輸出波形2. 階梯波發(fā)生電路1） 設計原理：用NE555時基振蕩器產生的方波作為16進制計數器74LS169的時鐘信號，74LS169是模16的同步二進制計數器，可以通過四位二進制輸出來計時鐘沿得個數，實驗中利用它的三位輸出為多路開關CD4051的輸入Qa、Qb、Qc提供地址。直流通路是由5個100的電阻組成的電阻分壓網絡以產生6個

6、不同的電壓值，根據16進制計數器74LS169給出的地址進行選擇性的輸出，而它的管腳按照一定的順序接入5個等值電阻然后在第一個電阻接入5V的電壓，原本是管腳接7個電阻可以產生8階階梯波，將三個管腳短接，即可產生6階，這里選擇了4，2，5接地，使輸出為6階階梯波，以滿足基本要求中的階梯波幅度大于3V的要求。另一路信號通道的輸入則接被顯示的信號；通過地址信號Qa、Qb、Qc對兩回路信號同步進行選通。這樣，用示波器觀察便可得到有6階的階梯波。所用元件Cd505174ls1691000電源個數1個1個5個5v2）Cd4051管腳圖及工作原理CD4051是單8通道數字控制模擬電子開關，有A、B和C三個二

7、進制控制輸入端以及INH共4個輸入，具有低導通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.520V的數字信號可控制峰峰值至20V的模擬信號。當INH輸入端=“1”時，所有的通道截止。只有當INH=0時，三位二進制信號才可以選通8通道中的一個通道，連接該輸入端至輸出。其中VEE可以接負電壓，也可以接地。當輸入電壓有負值時，VEE必須接負電壓，其他時候可以接地。3）74ls169管腳圖及工作原理335） 仿真電路6） 仿真輸出波形3. 三極管管腳圖及其特性仿真中所用三極管為2N2222，實際上所用三極管為8050類型:開關型;極性:NPN;材料:硅;最大集電極電流(A):0.5 A;直流電增益:10 to

8、60;功耗:625 mW;最大集電極-發(fā)射極電壓（VCEO）:25; 特征頻率:150 MHz4. 特性曲線產生電路1） 設計原理：將產生的三角波連接一個保護電阻輸入到三極管的集電極，將產生的階梯波連接一個保護電阻接入基極，發(fā)射級連接Re接地，示波器的y探頭接到發(fā)射級和Re之間，測得的值作為Ice，示波器的x探頭接入Rc和三角波輸出電路之間作為Vce,基極電流則由階梯波控制。一個電壓對應一個電流所用元件Rb=11kRc=2kRe=1k8050個數1個1個1個1個2） 仿真電路3） 仿真輸出波形5. 完整仿真電路六 實驗步驟1） 先按方波發(fā)生器的電路圖搭出電路來，對3口進行測試，正常輸

9、出波形為了滿足階梯波輸出頻率>=500Hz,階梯波有八個狀態(tài)，所以方波頻率至少要500*8=4kHz,方波振蕩電路周期計算公式為T=0.693R1+R2C1，占空比D=R1+R2/(R1+2R2)當C為3.3nF時，f=21kHz,頻率略大，稍作調整，將C改為10Nf, f=7.1kHz.2） 按三角波發(fā)生電路搭出電路來，注意電路的連接，需要正負電源供電，用示波器對輸出口進行測試，正常輸出波形。一開始輸出三角波幅值不夠2V,究其原因，是因為其放大電路反饋電阻不夠大，將68k的反饋電阻改為100k的電阻，Vpp達到2.93V，滿足要求。3） 按階梯波發(fā)生電路搭出電路，CD4051原本是管腳

10、接7個電阻可以產生8階階梯波，將三個管腳短接，即可產生6階，這里選擇了4，2，5接地，使輸出為6階階梯波。輸出的階梯波含0V共有六階，總的Vpp為5V,其產生的電壓分別為0V,1V,2V,3V,4V,5V頻率經過調整達到約900Hz。4） 接入三極管和保護電阻，測出三極管特性曲線。七 實驗結果分析掃描得到的特性曲線不夠完整，原因在于一開始NE555輸出的方波占空比接近95%，且一開始我并沒有使用積分電路，而是直接利用NE555接口2產生的鋸齒進行放大使其滿足幅值要求，再用減法電路使其從0V開始掃描。得到的三角波看起來不近似于等邊三角形，更像一個直角三角形，掃描出來的波形也接近一個直角三角形，后

11、來經過調整，將方波振蕩電路里的R1和R2進行兌換，使占空比接近50%，積分結果為等邊三角波，再次進行掃描時掃描結果接近完整，但是這時出現了新的問題，最高階的特性曲線與其他階之間的特性曲線間距過大，猜測原因八 實驗及試驗中遇到的錯誤的總結在這次實驗中，從一開始的手足無措完全分不清方向到最后成功的得到特性曲線，中間無數次的失敗帶給了我很大的成長。首先上網和去圖書館查閱資料，大致了解實驗原理，然后開始仿真，再接著按仿真電路搭建實際電路，第一次去搭出了方波振蕩電路，第二天接著去就怎么也調不出波形了，在多次確定電路的搭建沒有問題之后，嘗試著換了一個NE555，接著就出波形了。在搭建階梯波發(fā)生電路的時候，一開始出了一個反方向且起點不在零點的階梯波，當時的我抱著得過且過的態(tài)度，但是老師并不認可，于是我開始反思，重新開始檢查電路，終于發(fā)現有兩處導線接反使得階梯波反向行進，當我改正后得到正確的波形，同時我也為自己的得過且過感到羞愧。接下來的三角波