北郵模電簡(jiǎn)易晶體管圖示儀實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、模擬綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課題名稱：簡(jiǎn)易晶體管圖示儀學(xué)院： 信息與通信工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 王丹志 2016.04.15摘要 本報(bào)告主要介紹了簡(jiǎn)易晶體管圖示儀的設(shè)計(jì)原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)框圖及仿真電路圖；并且給出了各個(gè)分塊電路和總體電路的設(shè)計(jì)原理、功能說(shuō)明、電路圖等；同時(shí)展示了實(shí)驗(yàn)中示波器上的波形和其他重要數(shù)據(jù)；最后分析了實(shí)際操作中遇到的問(wèn)題并提出了解決辦法，還有對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)論與總結(jié)。關(guān)鍵詞：階梯波、三角波、晶體管、輸出特性曲線一 設(shè)計(jì)任務(wù)要求：1. 基本要求：1) 設(shè)計(jì)一個(gè)階梯波發(fā)生器，f500Hz，Uopp3V，階數(shù)N=6；2) 設(shè)計(jì)一個(gè)三角波發(fā)生器,三角波Vo

2、pp2V;3) 設(shè)計(jì)保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)三極管輸出特性的測(cè)試。2. 提高要求：1) 可以識(shí)別NPN，PNP管，并正確測(cè)試不同性質(zhì)三極管；2) 設(shè)計(jì)階數(shù)可調(diào)的階梯波發(fā)生器。二 設(shè)計(jì)思路及總體結(jié)構(gòu)框圖：1. 設(shè)計(jì)思路：本實(shí)驗(yàn)要求用示波器穩(wěn)定顯示晶體管的輸出特性曲線，因此可用階梯波和三角波對(duì)晶體管進(jìn)行周期性掃描，并將結(jié)果以圖示的方式顯示在示波器上。具體思路如下：1) 首先利用NE555時(shí)基振蕩器產(chǎn)生符合條件的方波；2) 將方波輸入到雙運(yùn)算放大器LF353中，其中一個(gè)運(yùn)放作為積分器產(chǎn)生鋸齒波，另一個(gè)運(yùn)放構(gòu)成反相放大電路得到合適幅值的三角波；3) 將方波作為時(shí)鐘信號(hào)輸入到四位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS169中

3、，取其低三位輸出作為地址輸入到CD4051的地址端，通過(guò)分壓在CD4051的數(shù)據(jù)輸入端輸入等間隔的電位值，CD4051作為數(shù)據(jù)選擇器，根據(jù)輸入的地址對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇性輸出，從而獲得階梯波；4) 將三角波輸入到三極管的集電極，階梯波作為基極電位輸入到三極管的基極作為掃描電壓。通過(guò)示波器兩通道分別接集電極和射極，以X-Y模式顯示晶體管的輸入輸出特性曲線。2. 總體結(jié)構(gòu)框圖：三角波電路示波器Y X階梯波電路方波電路三 分塊電路和總體電路設(shè)計(jì)：1. 方波電路：1) 原理: 由以上公式可選擇RA=10k，RB=1.5M，C=330pF即可產(chǎn)生理想頻率為1.62kHz的方波;而C1起濾波作用，由于此電路主要

4、含高頻成分，因此C1應(yīng)選小電容。2) 電路圖：3) NE555引腳圖：2. 三角波電路：1) 原理：將NE555產(chǎn)生的方波輸入雙運(yùn)算放大器LF353中，利用其第一個(gè)運(yùn)放構(gòu)成反向積分電路產(chǎn)生鋸齒波，利用第二級(jí)運(yùn)放構(gòu)成反向加法放大電路，產(chǎn)生幅值符合要求的三角波。2) 電路圖：3) LF353引腳圖：3. 階梯波電路：1) 原理：用NE555時(shí)基振蕩器產(chǎn)生的方波作為16進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS169的時(shí)鐘信號(hào)，可以通過(guò)四位二進(jìn)制輸出來(lái)計(jì)算時(shí)鐘沿個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)中利用它的三位輸出為多路開(kāi)關(guān)CD4051的輸入Qa、Qb、Qc提供地址（但是multisim元件庫(kù)沒(méi)有CD4051，故仿真時(shí)用功能相近的ADG408代替）

5、。直流通路是由5個(gè)100的電阻組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)以產(chǎn)生6不同的電壓值，根據(jù)16進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS169給出的地址進(jìn)行選擇性的輸出，而它的管腳按照一定的順序接入5個(gè)等值電阻然后在第一個(gè)電阻接入5V的電壓。這樣，用示波器觀察便可得到有6階的階梯波。2) 電路圖:3) 引腳圖：A. 74LS169：B. CD4051與ADG408對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化: 4. 總體電路：1) 原理：將產(chǎn)生的三角波輸入到三極管S8050 (仿真中用2N2222代替)的集電極用作掃描，將產(chǎn)生的階梯波輸入到三極管的基極改變基極電位。晶體管輸出特性曲線是Ic和Vce的關(guān)系，在三極管射極接電阻Re，通過(guò)測(cè)量Re兩端的電壓大小間接測(cè)量流入集

6、電極的電流大小。示波器的兩路一路測(cè)量Re兩端的電壓，另一路在晶體管的集電極測(cè)量Vc大小，并選擇X-Y模式得到晶體管的輸出特性曲線。2) 電路圖：四 實(shí)現(xiàn)功能說(shuō)明：1. 已完成基本功能：1) 方波發(fā)生器： f=1.6240kHz Uopp=6.5V2) 三角波發(fā)生器： f=1.6320kHz Uopp=8.4V3) 階梯波發(fā)生器：f=1.6240kHz Uopp=6.27V N=64) 晶體管特性曲線：2. 已完成擴(kuò)展功能：1) 實(shí)現(xiàn)輸出特性曲線37階可調(diào)：在CD4051與Vcc之間連接一個(gè)電位器，通過(guò)調(diào)整電位器的阻值可以改變輸出電壓的范圍從而改變了進(jìn)入晶體管截止區(qū)的輸出特性曲線的條數(shù)，獲得了階

7、數(shù)連續(xù)可調(diào)的階梯波和晶體管輸出特性曲線條數(shù)。五 故障及問(wèn)題分析：1. 無(wú)法輸出階梯波： 對(duì)面包板的結(jié)構(gòu)不清楚。上下各兩排并不是從左到右完全聯(lián)通的，中間一部分是斷開(kāi)的！這個(gè)錯(cuò)誤最低級(jí)然而耗費(fèi)時(shí)間也最長(zhǎng)，下次要牢記！2. 三角波的負(fù)分量過(guò)大：仔細(xì)觀察LF353第一級(jí)產(chǎn)生波形后發(fā)現(xiàn)第一級(jí)產(chǎn)生的三角波有一個(gè)很大的直流偏置，如果直接對(duì)波形進(jìn)行放大，不僅三角波幅值被放大，直流偏置也會(huì)被放大。通過(guò)在第二級(jí)放大電路的同相端加比較電壓從而解決了問(wèn)題。使第二級(jí)放大電路同時(shí)具有加法電路功能。3. 階梯波波形失真： ADG408和CD4051的對(duì)應(yīng)關(guān)系沒(méi)找對(duì)。其中CD4051的8腳為數(shù)字信號(hào)接地端，此電路中應(yīng)與7腳串

8、聯(lián)接負(fù)電源。4. 輸出特性曲線的條數(shù)過(guò)少： 這是由于當(dāng)三角波的負(fù)分量較大時(shí)，導(dǎo)致階梯波的高階部分無(wú)法被掃描到。解決方法同2。六 總結(jié)和結(jié)論：1. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：輸出特性曲線是描述以基極電流𝐼𝑏為參量，集電極電流𝐼𝑐與三極管C、E極之間的管壓降𝑈𝑐𝑒之間的關(guān)系，對(duì)于每一個(gè)確定的𝐼𝑏都有一套輸出特性曲線與之對(duì)應(yīng)。𝐼𝑏越大，曲線位置越高。對(duì)于某一條曲線，當(dāng)𝑈𝑐𝑒從零逐漸增大時(shí),

9、19868;𝑐逐漸增大,當(dāng)𝑈𝑐𝑒增大到一定數(shù)值時(shí)，𝐼𝑐基本不變,表現(xiàn)為曲線幾乎平行與橫軸,即𝑈𝑐𝑒大小幾乎僅僅取決于𝐼𝑏。 2. 總結(jié)： 通過(guò)這次模擬綜合實(shí)驗(yàn)，我在各個(gè)方面都有了很多收獲。其一，對(duì)元器件的學(xué)習(xí)以及對(duì)整體電路的設(shè)計(jì)，使我更加清楚地了解了階梯波、三角波等產(chǎn)生原理和LF353、CD4051的工作原理，進(jìn)一步掌握了集成運(yùn)放的使用方法。同時(shí)，對(duì)數(shù)電方面的知識(shí)也有了更深刻的理解；其二，在實(shí)際操作中其結(jié)果往往與仿真時(shí)差別很大，只有通過(guò)不斷地調(diào)試，從部分到整體，才能解決問(wèn)題。這不僅鍛煉了我的動(dòng)手能力和耐性，而且還加深了我對(duì)整體電路的理解和把握；其三，不論是前期查閱資料設(shè)計(jì)電路還是后期電路搭接解決問(wèn)題，均由我獨(dú)立完成。從理論到實(shí)踐，大大提高了我的自學(xué)能力和科學(xué)素養(yǎng)。相信這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)大有裨益！七 Multi