青島大學(xué)課程設(shè)計(jì)——三極管β值測(cè)量?jī)x

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)名稱：半導(dǎo)體三極管值測(cè)量?jī)x 學(xué)校名稱： 青島大學(xué) 學(xué)院名稱： 自動(dòng)化工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 13級(jí)通信工程1班 學(xué) 號(hào)： 201340604008 姓 名： 冀兵 指導(dǎo)老師： 2015年9月22日目 錄一、課題名稱3二、內(nèi)容摘要3三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求33.1基礎(chǔ)部分33.2發(fā)揮部分4四、比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫(huà)出系統(tǒng)框圖44.1基礎(chǔ)部分44.1.1 設(shè)計(jì)方案44.1.2模塊結(jié)構(gòu)與流程圖44.1.3 基本設(shè)計(jì)原理54.2發(fā)揮部分54.2.1設(shè)計(jì)方案54.2.2系統(tǒng)框圖64.2.3基本設(shè)計(jì)原理6五、 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)和元器件選擇說(shuō)明7基礎(chǔ)部分75.1微電流源75.2共射

2、放大電路85.3采樣電路85.4采樣電路、比較電路、基準(zhǔn)電壓105.5優(yōu)先編碼、顯示譯碼、顯示電路125.5.1編碼電路125.5.2顯示譯碼電路125.5.3顯示電路135.6單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器145.7流控振蕩器165.8計(jì)數(shù)電路、顯示電路18六、畫(huà)出完整電路圖，并說(shuō)明電路的工作原理216.1基礎(chǔ)部分216.1.1基礎(chǔ)部分Multisim仿真圖216.1.2基礎(chǔ)部分電路的工作原理216.2發(fā)揮部分236.2.1發(fā)揮部分完整電路圖236.2.2發(fā)揮部分的基本原理236.3總電路圖24七、仿真結(jié)果24八、電路優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)方向25九、器件清單25十、實(shí)驗(yàn)心得26十一、參考文獻(xiàn)27 一、課題名稱半導(dǎo)體三

3、極管值測(cè)量?jī)x二、內(nèi)容摘要本次課程設(shè)計(jì)制作一個(gè)測(cè)量NPN型半導(dǎo)體三極管值的顯示測(cè)試儀，分為基礎(chǔ)部分和發(fā)揮部分?；A(chǔ)部分：通過(guò)-U的轉(zhuǎn)換電路，將變化的值轉(zhuǎn)化成與之成正比例的電壓即取樣電壓，對(duì)其進(jìn)行比較、分檔。然后將取樣信號(hào)同時(shí)加到四個(gè)具有不同基準(zhǔn)電壓的電壓比較器中進(jìn)行比較，對(duì)于某一定值，每個(gè)電壓比較器輸出端輸出相應(yīng)的高電平或者低電平，從而驅(qū)動(dòng)優(yōu)先編碼器對(duì)高位進(jìn)行二進(jìn)制編碼，再經(jīng)過(guò)顯示譯碼器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的檔位。發(fā)揮部分：將半導(dǎo)體三極管發(fā)射極輸出的電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的頻率。其中，單穩(wěn)態(tài)電路控制計(jì)數(shù)時(shí)間，流控振蕩器電路控制計(jì)數(shù)值，二者波形相與后是方波，再用計(jì)數(shù)器對(duì)方波進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)值。

4、三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求3.1基礎(chǔ)部分1.對(duì)被測(cè)NPN型半導(dǎo)體三極管分為四擋2. 值的范圍分別是0-80、81-120、121-160、161-200和201及以上對(duì)應(yīng)的檔次分別為0、1、2、3和43.用數(shù)碼管顯示的檔次3.2發(fā)揮部分1 用三個(gè)數(shù)碼管顯示值的大小，分別顯示個(gè)位、十位和百位，顯示范圍為0-1992 響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)2秒，顯示器顯示讀數(shù)清晰四、比較和選定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，畫(huà)出系統(tǒng)框圖4.1基礎(chǔ)部分4.1.1 設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求可采取以下方案：由半導(dǎo)體三極管的特性集電極電流和基極電流關(guān)系滿足：，且，從而將值轉(zhuǎn)化成與其成正比例變化的；即為取樣電壓，通過(guò)采樣電路將取樣電壓量同時(shí)加到具有不同

5、基準(zhǔn)電壓的比較電路輸入端進(jìn)行比較，對(duì)應(yīng)某一定值，每個(gè)電壓比較器輸出相應(yīng)的高電平或者是低電平；對(duì)電壓比較器輸出的高電平中的高位通過(guò)優(yōu)先編碼器進(jìn)行二進(jìn)制編碼；經(jīng)顯示譯碼器譯碼；驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的檔位。4.1.2模塊結(jié)構(gòu)與流程圖 基準(zhǔn)電壓編碼電路比較電路微電流源采樣電路數(shù)碼管顯示電路顯示譯碼電路4.1.3 基本設(shè)計(jì)原理由于值無(wú)法直接測(cè)量，所以我們需要將其轉(zhuǎn)化為電壓或者電流才能間接測(cè)量其大小。根據(jù)半導(dǎo)體三極管的特性得知：集電極電流和基極電流關(guān)系滿足：，可以看出，當(dāng)為定值時(shí)，反應(yīng)了值的變化規(guī)律，又因?yàn)榧姌O電阻上電壓計(jì)算公公式為：，從而將值轉(zhuǎn)化成與其成正比例變化的。再將取樣并且同時(shí)連接到具有不同基準(zhǔn)電

6、壓的電壓比較器中進(jìn)行分檔比較，對(duì)應(yīng)某一個(gè)確定的值，有相應(yīng)的一個(gè)或幾個(gè)輸出端輸出為高電平，這就需要用優(yōu)先編碼器選擇高位進(jìn)行二進(jìn)制編碼，并通過(guò)顯示譯碼器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的檔位。4.2發(fā)揮部分4.2.1設(shè)計(jì)方案若實(shí)現(xiàn)定時(shí)和產(chǎn)生波形的功能，必須用到555定時(shí)器由555定時(shí)器連接成的單穩(wěn)態(tài)電路，只有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)狀態(tài)，從而可以用單穩(wěn)態(tài)電路去控制計(jì)數(shù)時(shí)間。由555定時(shí)器構(gòu)成的流控振蕩器可以把無(wú)法計(jì)數(shù)的電流轉(zhuǎn)化可以計(jì)數(shù)的方波頻率，合理控制參數(shù)，使電路在單穩(wěn)態(tài)電路的高電平期間，流控振蕩器產(chǎn)生方波的個(gè)數(shù)等于半導(dǎo)體三極管的值。用大二上學(xué)期數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中學(xué)過(guò)的74LS160、74LS192等芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)方

7、波的計(jì)數(shù)，并且用數(shù)碼管顯示出來(lái)計(jì)數(shù)值4.2.2系統(tǒng)框圖微電流源取樣電路流控振蕩器單穩(wěn)態(tài)電路計(jì)數(shù)器編碼電路數(shù)碼管顯示電路4.2.3基本設(shè)計(jì)原理將NPN半導(dǎo)體三極管的發(fā)射極電流經(jīng)過(guò)由555定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和流控振蕩器產(chǎn)生方波，若參數(shù)選擇合適，則產(chǎn)生方波的頻率恰好等于待測(cè)半導(dǎo)體三極管的值。其中，單穩(wěn)態(tài)電路控制計(jì)數(shù)時(shí)間，流控振蕩器電路控制計(jì)數(shù)值，若沒(méi)有單穩(wěn)態(tài)電路，方波是沒(méi)有時(shí)間限制的，則相應(yīng)的計(jì)數(shù)值不確定。然后將產(chǎn)生的方波接入計(jì)數(shù)器中進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用三個(gè)數(shù)碼管分別顯示個(gè)位、十位和百位的數(shù)值即為要測(cè)量的值。5、 單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)和元器件選擇說(shuō)明 基礎(chǔ)部分5.1微電流源由PNP半導(dǎo)體三極管構(gòu)成比例

8、電流源。Q1、Q2、R1、R2構(gòu)成微電流源電路，R3是被測(cè)管Q3的基極電流取樣電阻，R4是集電極電流取樣電阻。其中Q1和Q2是兩個(gè)相同的PNP半導(dǎo)體三極管，為了使半導(dǎo)體三極管工作在放大狀態(tài)，我們讓半導(dǎo)體三極管Q1的發(fā)射極電流為1mA，因?yàn)楸仨毷褂?V電源，并且半導(dǎo)體三極管的導(dǎo)通壓降為0.7V。所以選擇發(fā)射極的電阻為：。為了讓半導(dǎo)體三極管Q2工作在放大狀態(tài)，其基極電流在30uA到40uA為宜，我們選擇30uA。根據(jù)計(jì)算公式。其中，=26mA。把已知量代入公式可以求出R2的阻值在3k左右，我們R2=3k。這時(shí)通過(guò)電流表測(cè)量出Q2的集電極電流為0.03mA。該電路的目的是：用微電流源為基極取樣電阻提

9、供穩(wěn)恒的電流方便于測(cè)量值。5.2共射放大電路通過(guò)三極管Q3的基極電流恒為0.03mA.為了使三極管工作在放大狀態(tài)，則要求 ，最好在2.5V左右，我們?nèi)〉淖柚禐?00，此時(shí)的最小值大概為：，即半導(dǎo)體三極管的值增加到200時(shí)半導(dǎo)體三極管仍然工作在放大狀態(tài)，不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)和夾斷區(qū)從而影響值的測(cè)量精度。同樣可以算出使半導(dǎo)體三極管工作在放大狀態(tài)的值的最大值為：。即值增加到287以上時(shí)，半導(dǎo)體三極管不再工作在放大區(qū)，而是進(jìn)入飽和區(qū)，此時(shí)的測(cè)量值便會(huì)失去意義。該電路的目的是：使三極管的放大倍數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓，關(guān)系為，以此實(shí)現(xiàn)-U的轉(zhuǎn)換。5.3采樣電路先來(lái)介紹運(yùn)算放大器的功能集成運(yùn)算放大器有同相輸入端和反相輸入端

10、，這里的“同相”“反相”是指運(yùn)算放大器的輸入電壓和輸出電壓的相位關(guān)系，從外觀上看，可以認(rèn)為集成運(yùn)算放大器是一個(gè)雙端輸入、單端輸出、具有高差模放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻、能較好地抑制溫漂的查分放大電路。集成運(yùn)算放大器的輸出電壓與輸入電壓（即同相輸入端和反相輸入端之間的電位差）（）之間的關(guān)系可以表示為：,在集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性曲線上我們可以看出集成運(yùn)算放大器具有線性放大區(qū)域和飽和區(qū)域兩部分。在線性區(qū)域，曲線的斜率即為電壓放大倍數(shù)；在非線性區(qū)域，輸出電壓只有兩種情況： 和。根據(jù)運(yùn)算放大器構(gòu)成的減法級(jí)電路的計(jì)算公式，我們可以得出減法器輸出端的電壓計(jì)算公式為：。其中，為運(yùn)算放大器正端輸入電

11、壓值，為運(yùn)算放大器負(fù)端輸入電壓值，當(dāng)時(shí)，。恰好運(yùn)算放大器的輸出電壓為兩端的電壓。我們這里取=50。5.4采樣電路、比較電路、基準(zhǔn)電壓采樣電路、比較電路、基準(zhǔn)電壓由一個(gè)LM324（含有四個(gè)電壓比較器）和五個(gè)電阻構(gòu)成。比較器正端輸入電壓采樣電路，負(fù)端輸入基準(zhǔn)電壓，若正端輸入電壓大于負(fù)端輸入電壓，則電壓比較器輸出端產(chǎn)生高電平，相應(yīng)的燈泡就會(huì)被點(diǎn)亮，反之輸出低電平，燈泡不亮。我們讓總電阻阻值為100，即。采樣電壓的值。當(dāng)=80時(shí)，=0.1580=1.2V=120時(shí)，=0.15120=1.8V=160時(shí)，=0.15160=2.4V=200時(shí)，=0.15200=3V則： 測(cè)量幾組數(shù)值如表5.4-1所示：表

12、5.4-1值測(cè)量值理論值值測(cè)量值理論值7500159228000161238111200331212220134從表中可以看出在臨界值附近的數(shù)存在偏差。說(shuō)明采樣電壓和理論電壓存在一定的偏差，為了使測(cè)量值更準(zhǔn)確，我們用電壓表測(cè)量當(dāng)值分別為80、120、160、200時(shí)的采樣電壓分別為1.201V、1.79V、2.379V、2.969V。則：由于是仿真，電阻可以取成小數(shù)形式。電路圖如下：但是該電路圖存在缺點(diǎn)：當(dāng)=200時(shí)，檔位從3檔改成4檔時(shí)，所有的電阻值都需要變化，從而造成電路的適用范圍狹窄，為此我們可以考慮把電阻改成電位器，并且使各個(gè)電位器相互獨(dú)立。電路圖如下：5.5優(yōu)先編碼、顯示譯碼、顯示電

13、路5.5.1編碼電路編碼電路將電壓比較器的比較結(jié)果進(jìn)行二進(jìn)制編碼，該功能有優(yōu)先編碼器4532BD_5V完成。其真值表 (此處I7、I6、I5、I4均接低電平)如5.5-1所示：表5.5-1I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0O2 O1 O00 0 0 0 1 X X X1 0 00 0 0 0 0 1 X X0 1 10 0 0 0 0 0 1 X 0 1 00 0 0 0 0 0 0 10 0 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0由于本次課程設(shè)計(jì)要求用器件優(yōu)先編碼器4532BD_5V完成，只需要對(duì)四個(gè)檔位進(jìn)行編碼，所以高位四個(gè)管腳I7、I6、I5和I4均接低電平，勢(shì)必造成管腳

14、的浪費(fèi)，因此如果沒(méi)有特殊要求，我們可以4-2線編碼器實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制的編碼。5.5.2顯示譯碼電路顯示譯碼電路是把編成的二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制，以便數(shù)碼管顯示出人類易懂的十進(jìn)制數(shù)。該功能由芯片4511BD5V完成。當(dāng)然我們也可以連接可以直接連接二進(jìn)制編碼的數(shù)碼管，因?yàn)榇藬?shù)碼管自身攜帶譯碼器，不需要再接顯示譯碼器。5.5.3顯示電路先介紹LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和功能如圖5.5.3.1所示：LED數(shù)碼管由多個(gè)發(fā)光二極管組成的“8”字形器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它的各個(gè)筆劃、公共電極，數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)，這些段分別由字母a、b、c、d、e、f、g、dp來(lái)表示

15、。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，分為共陰極（高電平發(fā)光）和共陽(yáng)極（低電平發(fā)光）兩種。 圖5.5.3.1其真值表如表5.5.3-1所示：表5.5.3-1顯示每段符號(hào)16進(jìn)制代碼dpgfedcba共陰極共陽(yáng)極0001111113FHC0H10000011006HF9H2010110115BHA4H3010011114FHB0H40110011066H99H5011011016DH92H6011111017DH82H70000011107HF8H8011111117FH80H9011011116FH90H需要注意的是，數(shù)碼管要接保護(hù)電阻，防止因電流過(guò)大而燒壞數(shù)碼管。5.6單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器先來(lái)介紹555定時(shí)器結(jié)構(gòu)及功能

16、：555定時(shí)器是一種多功能中規(guī)模集成電路。利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器。在脈沖波形的產(chǎn)生、整形、波形變換、定時(shí)等方面應(yīng)用極廣。圖5.6.1 555定時(shí)器555定時(shí)器外部結(jié)構(gòu)如圖5.6.1。各個(gè)管腳的功能如表5.6-1所示。表 5.6-11腳電源負(fù)端Vss或接地，一般情況下接地2腳觸發(fā)端3腳輸出端Vo4腳直接清零端。該端不用時(shí)應(yīng)接高電平5腳控制電壓端。該端不用時(shí)，應(yīng)串入一只0.01uF的電容接地，以防引入干擾6腳閾值端7腳放電端。用作電容的放電8腳電源Vcc，雙極型電路Vcc的范圍是4.5V-16V,CMOS型電路Vcc的范圍為3-18V。一般用5V單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中“

17、單穩(wěn)態(tài)”，是指電路只有穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩個(gè)狀態(tài)，在觸發(fā)信號(hào)作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，會(huì)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。此單穩(wěn)態(tài)電路由555定時(shí)器與電阻、電容組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器作為定時(shí)控制電路，利用觸發(fā)后產(chǎn)生的持續(xù)高電平來(lái)控制時(shí)間，如圖5.6.2所示，脈沖寬度Tw等于電容電壓在充電過(guò)程中從0上升到所需要的時(shí)間，從而得出脈沖寬度.其中是為了防止外界環(huán)境的干擾而加的電容，起到隔離保護(hù)作用。圖5.6.25.7流控振蕩器接通電源后，電容經(jīng)過(guò)進(jìn)行充電，當(dāng)充電到時(shí)，輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)電容經(jīng)過(guò)進(jìn)行放電，當(dāng)放電到時(shí)，輸出電壓又由低電平轉(zhuǎn)換為高電平，并重新開(kāi)始經(jīng)過(guò)電阻進(jìn)行充電，如此周而復(fù)始，電

18、路不斷震蕩，如下圖所示。vCtvOtT1 T2圖5.7.1如圖5.7.1所示：脈沖寬度,其中，為電容經(jīng)過(guò)充電到所用的時(shí)間，為電容經(jīng)過(guò)放電到所用的時(shí)間。并且所以脈沖寬度：經(jīng)過(guò)單穩(wěn)態(tài)電路和流控振蕩器整合后的波形如圖5.7.2所示圖5.7.25.8計(jì)數(shù)電路、顯示電路我們先來(lái)熟悉74LS160的功能：圖5.8.1其外觀如圖5.8.1所示。其管腳說(shuō)明如表5.8-1：表5.8-1RCO進(jìn)位輸出端（高電平有效）ENP計(jì)數(shù)控制端QA-QD輸出端ENT計(jì)數(shù)控制端（高電平有效）CLK時(shí)鐘輸入端CLR異步清零端（低電平有效）LOAD同步并行置入端（低電平有效）若要組成三位數(shù)計(jì)數(shù)器，必須使用三個(gè)74LS160芯片，7

19、4LS160本身是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，個(gè)位和十位均滿足逢十進(jìn)一，但是三個(gè)芯片的時(shí)鐘輸入端不能連接同一脈沖波。個(gè)位進(jìn)位輸出信號(hào)作為十位的時(shí)鐘輸入信號(hào)，十位的進(jìn)位輸出信號(hào)作為百位的時(shí)鐘輸入信號(hào)，即是異步的。并且使計(jì)數(shù)使能端ENT和ENP接高電平，芯片才能工作。并把由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生的信號(hào)和流控振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相與作為個(gè)位的時(shí)鐘信號(hào)。在發(fā)揮部分中要求計(jì)數(shù)值范圍是0-199，所以用到異步清零端，當(dāng)計(jì)數(shù)值是200時(shí)要求異步清零端有效使數(shù)碼管全部顯示為0，因?yàn)楫惒角辶愣说碗娖接行В园寻傥坏腛B端通過(guò)非門(mén)接入到三個(gè)芯片的異步清零端從而使計(jì)數(shù)器在指定范圍內(nèi)計(jì)數(shù)。芯片74LS160的輸出端從QD到QA依次是從高位

20、到低位，數(shù)碼管管腳從左到右依次是從高位到低位，只需把相應(yīng)的管腳連接起來(lái)，便可以顯示出相應(yīng)的數(shù)值從而實(shí)現(xiàn)顯示計(jì)數(shù)值的功能。此數(shù)碼管是二進(jìn)制共陰極數(shù)碼管，二進(jìn)制編碼和數(shù)碼管顯示數(shù)字的關(guān)系如表5.8-2所示。表5.8-2QD QC QB QA數(shù)碼管顯示0 0 0 0 00 0 0 110 0 1 020 0 1 130 1 0 040 1 0 150 1 1 060 1 1 171 0 0 081 0 0 19 六、畫(huà)出完整電路圖，并說(shuō)明電路的工作原理6.1基礎(chǔ)部分6.1.1基礎(chǔ)部分Multisim仿真圖6.1.2基礎(chǔ)部分電路的工作原理微電流源部分：Q1、Q2、R1、R2構(gòu)成微電流源電路，R3是被測(cè)

21、管Q3的基極電流取樣電阻，R4是集電極電流取樣電阻，由運(yùn)放構(gòu)成的差動(dòng)放大電路，實(shí)現(xiàn)電壓取樣及隔離放大作用，由半導(dǎo)體三極管的特性得知：集電極電流和基極電流關(guān)系滿足：，可以看出，當(dāng)為定值時(shí)，反應(yīng)了值的變化規(guī)律，又因?yàn)榧姌O電阻上電壓計(jì)算公公式為：，從而將值轉(zhuǎn)化成與其成正比例變化的。該電路用微電流源為基極取樣電阻提供穩(wěn)恒的電流方便于測(cè)量值。共射集放大電路：通過(guò)一恒流源，加在被測(cè)三極管的基極，再在基極和集電極上分別加一采樣電阻，在集電極電阻上加一差動(dòng)放大電路求出該采樣電阻兩端的電壓，輸出為，這樣使三極管的放大倍數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓，關(guān)系為，以此實(shí)現(xiàn)-U的轉(zhuǎn)換。集成運(yùn)算放大器的輸出電壓與輸入電壓（即同相輸入端和

22、反相輸入端之間的電位差）（）之間的關(guān)系可以表示為：,在集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性曲線上我們可以看出集成運(yùn)算放大器具有線性放大區(qū)域和飽和區(qū)域兩部分。在線性區(qū)域，曲線的斜率即為電壓放大倍數(shù)；在非線性區(qū)域，輸出電壓只有兩種情況： 和。采樣電路、比較電路、基準(zhǔn)電壓：由一個(gè)LM324（含有四個(gè)電壓比較器）和五個(gè)電阻構(gòu)成。比較器正端輸入電壓采樣電路，負(fù)端輸入基準(zhǔn)電壓，若正端輸入電壓大于負(fù)端輸入電壓，則電壓比較器輸出端產(chǎn)生高電平，相應(yīng)的燈泡就會(huì)被點(diǎn)亮，反之輸出低電平，燈泡不亮。編碼電路，顯示譯碼電路：編碼電路將電壓比較器的比較結(jié)果進(jìn)行二進(jìn)制編碼，該功能有優(yōu)先編碼器4532BD_5V完成。顯示譯碼電路是把編

23、成的二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制，以便數(shù)碼管顯示出人類易懂的十進(jìn)制數(shù)。該功能由芯片4511BD5V完成。當(dāng)然我們也可以連接可以直接連接二進(jìn)制編碼的數(shù)碼管，因?yàn)榇藬?shù)碼管自身攜帶譯碼器，不需要再接顯示譯碼器。6.2發(fā)揮部分6.2.1發(fā)揮部分完整電路圖6.2.2發(fā)揮部分的基本原理微電流源部分與基礎(chǔ)部分相同，該電路用微電流源為基極取樣電阻提供穩(wěn)恒的電流方便于測(cè)量值。共射放大器，目的是由公式：，以此實(shí)現(xiàn)-U的轉(zhuǎn)換。（與基礎(chǔ)部分完全相同）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：此單穩(wěn)態(tài)電路由555定時(shí)器與電阻、電容組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器作為定時(shí)控制電路，利用觸發(fā)后產(chǎn)生的持續(xù)高電平來(lái)控制時(shí)間，脈沖寬度Tw等于電容電壓在充電過(guò)程中從0上升到所需要

24、的時(shí)間，從而得出脈沖寬度.其中是為了防止外界環(huán)境的干擾而加的電容，起到隔離保護(hù)作用。流控振蕩器：接通電源后，電容經(jīng)過(guò)進(jìn)行充電，當(dāng)充電到時(shí)，輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)電容經(jīng)過(guò)進(jìn)行放電，當(dāng)放電到時(shí)，輸出電壓又由低電平轉(zhuǎn)換為高電平，并重新開(kāi)始經(jīng)過(guò)電阻進(jìn)行充電，如此周而復(fù)始，電路不斷震蕩。計(jì)數(shù)電路與顯示電路：使用三個(gè)74LS160芯片，74LS160本身是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，個(gè)位和十位均滿足逢十進(jìn)一，但是三個(gè)芯片的時(shí)鐘輸入端不能連接同一脈沖波。位進(jìn)位輸出信號(hào)作為十位的時(shí)鐘輸入信號(hào)，十位的進(jìn)位輸出信號(hào)作為百位的時(shí)鐘輸入信號(hào)，即是異步的。并且使計(jì)數(shù)使能端ENT和ENP接高電平，芯片才能工作。并把由單穩(wěn)態(tài)觸

25、發(fā)器產(chǎn)生的信號(hào)和流控振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)相與作為個(gè)位的時(shí)鐘信號(hào)。6.3總電路圖七、仿真結(jié)果部分仿真結(jié)果如表7-1所示表7-1值顯示檔位誤差計(jì)數(shù)顯示值誤差1000122300033381107651001010331212012211613014711從表中可以看出：檔位判斷完全正確，但是數(shù)碼管顯示值有偏差，所以基本上滿足要求。八、電路優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)方向優(yōu)點(diǎn)：基本部分電路原理簡(jiǎn)單易懂，均在所學(xué)知識(shí)范圍內(nèi)，器件常見(jiàn)。缺點(diǎn)：在發(fā)揮部分中Multisim仿真電路圖復(fù)雜，而且所使用的流控振蕩器電路原理較為復(fù)雜，不易理解，而且電路圖中參數(shù)不夠準(zhǔn)確，以至于數(shù)碼管顯示值與實(shí)際值有偏差。改進(jìn)方向：該課程設(shè)計(jì)涵蓋了數(shù)字

26、電子技術(shù)基礎(chǔ)和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)，并且用到Multisim仿真軟件，綜合性比較強(qiáng)，但是只是基于所學(xué)知識(shí)完成，所以部分電路圖設(shè)計(jì)有欠精準(zhǔn)簡(jiǎn)潔。應(yīng)該多查閱資料，設(shè)計(jì)出更加精美簡(jiǎn)潔的電路原理圖九、器件清單PNP半導(dǎo)體三極管 2個(gè)NPN半導(dǎo)體三極管 1個(gè)運(yùn)算放大器 5個(gè)芯片4532BD_5V 1個(gè)芯片4511BD_5V 1個(gè)LED燈 4個(gè)數(shù)碼管 4個(gè)芯片555定時(shí)器 2個(gè)芯片7408N 2個(gè)芯片74LS04N 1個(gè)電容 4個(gè)電源若干電阻 若干導(dǎo)線 若干十、實(shí)驗(yàn)心得在剛得知課程設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，稍微思考了些方案，但是由于要忙數(shù)學(xué)建模比賽，只能先放下課程設(shè)計(jì)，安心比賽。以至于周一在選題的時(shí)候顯得比較猶豫，交

27、通燈是上學(xué)期和學(xué)習(xí)伙伴花費(fèi)一周時(shí)間，并且在數(shù)字電子計(jì)數(shù)基礎(chǔ)老師王正彥老師的指導(dǎo)幫助下完成的，如今加上模擬電路部分，用電壓表示車流量，總體來(lái)說(shuō)思路還是有的，而且相比于半導(dǎo)體三極管值測(cè)量這個(gè)課題來(lái)說(shuō)挑戰(zhàn)性小得多，自認(rèn)為大二下學(xué)期模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)這門(mén)學(xué)科學(xué)得不錯(cuò)的我在同學(xué)的勸說(shuō)下選擇了半導(dǎo)體三極管值測(cè)量這個(gè)課題，并且選擇硬件調(diào)試。但是由于計(jì)算機(jī)三級(jí)考試已經(jīng)將近，必須把看過(guò)的知識(shí)點(diǎn)整理一遍才對(duì)得起暑假所作出的努力，因?yàn)闀r(shí)間緊張又改為了軟件調(diào)試，那么只有一天的設(shè)計(jì)時(shí)間來(lái)完成課題。熬了三天夜剛剛參加完數(shù)學(xué)建模比賽，只休息了一下午，晚上便去自習(xí)室考慮基礎(chǔ)部分電路圖的設(shè)計(jì)，雖然有的班級(jí)已經(jīng)測(cè)試完，但是不喜歡不勞而獲，便一點(diǎn)點(diǎn)查閱網(wǎng)上資料聯(lián)系自身思想完成了基本電路的構(gòu)建，但是在測(cè)試數(shù)據(jù)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)在臨界值附近的數(shù)據(jù)存在偏差，不得不找方法避免這種誤差，把思路捋了一遍一遍又一遍，數(shù)據(jù)算了一遍一遍又一遍，查閱了多份資料，均發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)是錯(cuò)的