β值數(shù)顯式測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、北 京 化 工 大 學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 通信工程_專業(yè)課 程 設(shè) 計(jì)題目 NPN型三極管值數(shù)顯測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告 說(shuō)明書(shū)_27_頁(yè)圖 紙 3 頁(yè)班 級(jí): _ 通信1203班_姓 名: _ 蔣麗_ _ 學(xué) 號(hào): _2012014577_同組人: _ 常芮_指導(dǎo)教師: _曹晰_ 2014_年_09_月_ 18_日目 錄一 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及基本要求.1二 邏輯框圖設(shè)計(jì)2三 邏輯電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 41.-VX轉(zhuǎn)換電路 42.壓控振蕩器 53.計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路64.計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路75.清零信號(hào)電路96.電路原理圖9四 安裝調(diào)試步驟及遇到的問(wèn)題10五 印刷線路板設(shè)計(jì)14六 體會(huì)及建議15七 參考文

2、獻(xiàn)18八 附錄（元件使用說(shuō)明）18九 附圖（框圖 邏輯圖 印刷線路板圖）25一、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及基本要求（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量NPN硅三極管的直流電流放大系數(shù)。（二）測(cè)試條件及要求：1.測(cè)量NPN硅三極管的直流電流放大系數(shù) £199。（1）IB10mA，允許誤差±2。（2）14V £VCE £16V，對(duì)不同值的三極管，VCE基本不變。 2.采用一只發(fā)光二極管、兩只LED數(shù)碼管顯示。兩只數(shù)碼管分別用來(lái)顯示十位和個(gè)位，發(fā)光二極管用來(lái)顯示百位，其亮狀態(tài)和暗狀態(tài)分別表示1和0。 3.測(cè)量電路誤差絕對(duì)值不超過(guò) 。4.數(shù)顯清晰、穩(wěn)定顯示時(shí)間大于人眼的滯留時(shí)間（0.1S

3、)。5.設(shè)B、C、E三個(gè)插孔，當(dāng)北側(cè)三極管插入時(shí)，打開(kāi)電源，顯示器即顯示該三極管的值。（三）使用的主要元器件：1.選擇器件的因素：考慮性能、價(jià)格、貨源、體積等。盡量減少元件類型。（1）電阻： < 1MW， 最大不超過(guò)10MW，1/4 W，碳膜電阻。（2）電容：非電解電容100PF 0.5 mF考慮頻率、性能穩(wěn)定性、價(jià)格，獨(dú)石電容。2.使用的主要集成器件：通用集成運(yùn)放 LM324 高阻型集成運(yùn)放 LF351 通用型集成電壓比較器 LM311 集成定時(shí)器 NE555二五十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90BCD七段譯碼器 CD4511 雙D上升沿觸發(fā)器 74LS74 六施密特反相器 74LS14 四2

4、輸入與非門 CC4011 共陰極LED七段數(shù)碼管二、邏輯框圖設(shè)計(jì)三、邏輯電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算1-VX轉(zhuǎn)換電路IB（1）IB=10A，允許誤差±2%；測(cè)試條件RbRCVCCIB =VCC VBE RbIC只需選擇合適的Rb，而IC = b IB 。IC與b成正比。（2）14V<VCE<16V，且對(duì)不同b值的三極管， VCE的值基本不變。 即其值不受IC影響，則路中不能有RC 。后面還應(yīng)加一個(gè)電流到電壓的轉(zhuǎn)換電路從而構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋。（3）用萬(wàn)用表實(shí)際測(cè)量=55，因此-VX轉(zhuǎn)換電路安裝完成后測(cè)出VX=0.051=2.8V左右。2.壓控振蕩器（1）積分器、電壓比較器的選擇：3

5、51高阻型；311專用電壓比較器（轉(zhuǎn)換速度快）（2）積分器中的D1使正向積分與負(fù)向積分的回路不通、時(shí)間不同。R9<<R4為能實(shí)現(xiàn)壓控振蕩，并忽略正向積分時(shí)間。（3）后接的43k電阻的作用：是為了把方波峰值調(diào)低，使其圖形規(guī)整。反向積分器 遲滯比較器（4）積分器輸出的V1波形3.計(jì)數(shù)時(shí)間產(chǎn)生電路（1）計(jì)數(shù)時(shí)間Tc須經(jīng)反相器（4011）引出，因?yàn)樽g碼器的消隱信號(hào)的相位是低電平有效。（2）555定時(shí)器的VC2和VO的波形： （3）計(jì)數(shù)時(shí)間與壓控振蕩器的輸出相與（經(jīng)與非門和反相器）：4.計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路：計(jì)數(shù)選擇74LS90，包含一個(gè)二進(jìn)制和五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，將 QA端與CPB端相連構(gòu)成十進(jìn)

6、制BCD碼計(jì)數(shù)器(下降沿觸發(fā))，要正常計(jì)數(shù)需置9端接地，置0端接清零信號(hào)。正常工作狀態(tài)下,當(dāng)?shù)臀挥?jì)數(shù)器為 9時(shí)，再送入一個(gè)脈沖，QD由高電平變?yōu)榈碗娖剑霈F(xiàn)下降沿，此下降沿可作為向高位的進(jìn)位信號(hào)。有本實(shí)驗(yàn)要求199，故百位只有0與1兩個(gè)狀態(tài)，為簡(jiǎn)化電路，百位可采用鎖存器加二極管構(gòu)成，以替代計(jì)數(shù)譯碼電路，并亮代表1，暗代表0。一位鎖存器由雙D上升沿觸發(fā)器74LS74構(gòu)成。由于上升沿觸發(fā)，故十位的QD需經(jīng)反相器接74的CP端。D端接對(duì)V2的積分電路。共陽(yáng)極數(shù)碼管的限流電阻R=（V+ -VOL-VF）（810）mA（數(shù)碼管導(dǎo)通正向電流），故可取390。計(jì)數(shù)譯碼顯示電路如下所示：5.清零信號(hào)電路清零信

7、號(hào)波形： 清零信號(hào)寬度two=R13C42。清零信號(hào)不能太窄，因此考慮two>0.4ns；又two應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)數(shù)脈沖最小周期Txmin（T xmin=30ms/199=150s）。因此0.4ns<R13C42<150s，可取C4=470P，R13=56K。6.電路原理圖四、安裝調(diào)試步驟及遇到的問(wèn)題1.安裝（1）安裝要點(diǎn)在電路原理圖上標(biāo)號(hào)芯片號(hào)和芯片管腳號(hào)，不用功能腳的邏輯電平。合理布置芯片和其他元件的位置。布線：· 排好電源線和地線（通電前先把幾路電源調(diào)好，注意共地）；·線緊貼面包板，橫平豎直，不交叉，不重疊；·在芯片兩側(cè)走線，不可跨芯片；

8、83;元件橫平豎直。 安裝順序：按信號(hào)流向，先主電路，后輔助電路。 邊安裝，邊調(diào)試。（2）安裝注意事項(xiàng)在原理圖上先標(biāo)注芯片管腳(4011、14、數(shù)碼管管腳圖應(yīng)畫(huà)在旁邊），并擬訂安裝調(diào)試方案。各集成芯片合理布局，同方向排列，不要插反。按框圖分系統(tǒng)組裝、調(diào)試。連線選用0.2-0.3mm的單股硬導(dǎo)線（為檢查方便，各類電源線和地線最好用不同的顏色。特別注意各集成片的共地，采用多點(diǎn)共地利用橫條和豎條）。緊貼面包板布線，導(dǎo)線要拉直，橫平豎直，最好不要拐彎，不能拉斜線或在芯片上跨接。應(yīng)根據(jù)距離和插入長(zhǎng)度剪斷導(dǎo)線，插入長(zhǎng)度為0.4-0.6，過(guò)短可能接觸不良；過(guò)長(zhǎng)又可能把面包板戳穿，引起短路。使用過(guò)的導(dǎo)線可以利

9、用，但線端不能有明顯傷痕，并用鑷子把線端夾直。插線時(shí)，電源必須關(guān)閉，不能帶電操作。2.調(diào)試（1）調(diào)試要點(diǎn)電流、電壓轉(zhuǎn)換電路運(yùn)放324的1腳輸出一直流電壓VX0.051V（小于10V）壓控振蕩器：（運(yùn)放反相輸入端應(yīng)“虛地”）運(yùn)放351的6腳輸出已鋸齒波 24V 比較器311的7腳輸出矩形波29V555振蕩器： 555的3腳輸出矩形波30ms Rb555的5腳懸空或接0.022uF電容絕不能接地！清零波形：C4、R4的接點(diǎn)處輸出尖脈沖計(jì)數(shù)、譯碼、顯示：將555振蕩器的3腳輸出送計(jì)數(shù)器個(gè)位901 的時(shí)鐘輸入，觀察數(shù)碼顯示。（2）調(diào)試注意事項(xiàng)：安裝完畢不要急于通電，應(yīng)先用萬(wàn)用表短路檔根據(jù)電路圖逐個(gè)檢查

10、每個(gè)集成片的引腳連接是否正確，有無(wú)錯(cuò)線、少線、多線，特別要仔細(xì)檢查電源、地線是否連接正確、可靠。通電前先把幾路電源調(diào)好，注意共地。3.試驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決方法：（1）第一天下午的時(shí)候，先弄清楚了面包板的結(jié)構(gòu)，然后找出來(lái)原理圖里所需要的電阻電容，以備后來(lái)使用。準(zhǔn)備好了后便開(kāi)始連接電路。但是沒(méi)有測(cè)出來(lái)預(yù)期中Vx的值。（2）第二天的上午檢查第一天的問(wèn)題，但是把電路檢查了幾遍后，發(fā)現(xiàn)不是電路結(jié)構(gòu)或者線路的問(wèn)題，排除了許多可能性后，然后又借用了旁邊組同學(xué)的LM324芯片接入電路后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的Vx值是3.8-4.7V左右，于是我和另外一名小組同學(xué)決定去找老師換LM324的芯片。（3）第二天的下午，在換完芯

11、片后，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題仍然沒(méi)有解決，讓我們一直很苦惱也很困惑，在我們檢查過(guò)電源、電路和芯片過(guò)后，問(wèn)題還是存在，于是我們又試著測(cè)量三極管三個(gè)管腳是否短路，拔出三極管后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有短路，但因?yàn)樵谡彝瑢W(xué)幫助后，還是沒(méi)能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，于是我們又去找老師換了三極管。直到第二天的實(shí)驗(yàn)結(jié)束，我們的第一步都沒(méi)有完成，這讓我和另一位同學(xué)非?？鄲酪埠軣o(wú)助。（4）直到最后一天上午，已經(jīng)有兩組同學(xué)完成了安裝調(diào)試實(shí)驗(yàn)后，我們才終于找到原來(lái)是由于三極管管腳插入面包板的長(zhǎng)度太深而引起了短路。就是這樣一個(gè)小小的難以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤讓我們苦惱了兩天。但是我們始終沒(méi)有放棄一直在努力查找錯(cuò)誤原因。（5）在終于發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題之后，我們趕快向下進(jìn)行，后面為了避

12、免發(fā)生那樣難以檢查的錯(cuò)誤，我們十分小心，于是在測(cè)V1波形、555波形和清零信號(hào)波形時(shí)都非常順利。最后由于時(shí)間的原因沒(méi)能做出最后的結(jié)果，我和同伴都感到很遺憾難過(guò)。五、印刷線路板設(shè)計(jì)1.印刷線路板的設(shè)計(jì)依據(jù)：實(shí)驗(yàn)面包板連接電路2.設(shè)計(jì)要求： （1）雙面板：正面用紅色線（元件面，橫線為主） 反面用藍(lán)色線（連線面，豎線為主） 金屬化孔用藍(lán)色 （2）走線原則：線條橫平豎直，同面線不能交叉 線條盡量少 每個(gè)芯片橫向最多走三條芯片相鄰管腳之間不能走線每個(gè)金屬化孔只能插入一個(gè)元件管腳（3）元件標(biāo)注（用鉛筆）：標(biāo)出元件符號(hào)標(biāo)出元件值標(biāo)出芯片的1腳（4）其他要求：（1）坐標(biāo)紙大?。?1cm×23cm（2

13、）比例尺：2:1（3）周邊留寬：510mm（4）線寬：1mm（200mA/mm）（5）電源和地線：加寬（6）芯片跨度：7.5mm（7）芯片管腳間距：2.5mm（8）金屬化孔：內(nèi)徑0.8mm外徑1.5mm（9）電位器：兩腳間距5mm六、體會(huì)及建議1.體會(huì)兩周的課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了。課設(shè)的時(shí)間和上課時(shí)有很大的不同，課設(shè)期間所有的環(huán)節(jié)和步驟都是在老師講完規(guī)則和要求以后由我們自己獨(dú)立完成，沒(méi)有人指導(dǎo)，不會(huì)的時(shí)候我們就要自己去查，這對(duì)于我們來(lái)說(shuō)也是很好的鍛煉。這次課設(shè)實(shí)驗(yàn)與我們之前做的實(shí)驗(yàn)也有很大的不同。以往的實(shí)驗(yàn)我們只需要按照原理圖連接線路就好，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的面板模塊都基本是規(guī)定好的，我們要做的只是看清楚

14、電路圖，用導(dǎo)線將各個(gè)元件連接起來(lái)就好，大家連出來(lái)的線路都是大同小異的。但是這一次不同的是雖然我們的電路原理圖是一樣的，但是不同的人安排的布局不會(huì)一樣，連接出來(lái)的線路更不會(huì)雷同。我們需要考慮整體布局，需要考慮如何放置各個(gè)元器件而使得整個(gè)面板看起來(lái)更加整潔，布局更加合理，連接線盡量少。這就需要我們對(duì)整體電路有很清楚地認(rèn)識(shí)，對(duì)面包板的結(jié)構(gòu)非常熟悉，比如對(duì)于豎排的插孔，是五個(gè)一組互相連通的，像電阻電容就不可以放置在同一豎排，這樣就會(huì)導(dǎo)致短路，而相鄰兩塊之間的橫排插孔是三四三分的，如果想要橫排全部導(dǎo)通的話需要在它們之間連接兩根導(dǎo)線等等。只有清楚地了解了這些，在線路的連接上才會(huì)得心應(yīng)手。另外，這次實(shí)驗(yàn)最大

15、的特點(diǎn)就是需要我們有足夠的細(xì)心和耐心。導(dǎo)線是我們自己剪，這也需要一定的技巧，太用力往往會(huì)直接將膠皮和銅線一起剪斷，所以力道一定要把握好。在線路的連接上更需要細(xì)心和耐心，接錯(cuò)一根線結(jié)果都不會(huì)出來(lái)，這也鍛煉了我們排查線路的能力，因?yàn)橹挥星懊娴牟襟E的做對(duì)了才能繼續(xù)進(jìn)行后面的步驟，環(huán)環(huán)相扣不能隨便發(fā)揮。另一方面，從我們失敗的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要按照要求進(jìn)行，比如實(shí)驗(yàn)前老師要求我們各個(gè)元件以及導(dǎo)線插入面包板插孔的深度是0.3-0.5mm，可是就是由于我們沒(méi)有注意這一點(diǎn)，導(dǎo)致三極管插入太深而短路，這種錯(cuò)誤是一定要避免的。這次的實(shí)驗(yàn)考驗(yàn)了我們很多能力，也從另外一方面看出雖然我們的理論課程可以學(xué)的很好，

16、但不一定會(huì)很好地運(yùn)用到實(shí)踐中去，因此我們一定要鍛煉自己的動(dòng)手操作能力。這次安裝調(diào)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程是兩個(gè)人一組進(jìn)行的，一次也要和同組的同學(xué)之間很好的合作。要發(fā)揮所長(zhǎng)才能更快更好的完成實(shí)驗(yàn)。像我們組，因?yàn)槲冶容^細(xì)心，所以我就負(fù)責(zé)連線，而我連完線后同伴則負(fù)責(zé)幫助檢查糾錯(cuò)，所以雖然前兩天我們?cè)谝粋€(gè)難找的錯(cuò)誤上糾結(jié)的時(shí)間很久，但是最后一天在我們找出錯(cuò)誤原因后，我們很快就趕上了其他組同學(xué)的進(jìn)度，做出了清零信號(hào)的波形?？偟膩?lái)說(shuō)，這次課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)對(duì)我們是一次挑戰(zhàn)也很一個(gè)很大的鍛煉。從中學(xué)會(huì)了很多道理，以后不論在學(xué)習(xí)還是生活中我們都應(yīng)該更加認(rèn)真和細(xì)心。還要學(xué)會(huì)不到最后一刻堅(jiān)決不能放棄，也許希望就在我們看不到的不遠(yuǎn)處

17、。希望后面的學(xué)習(xí)中，我們可以多一些這類的實(shí)踐設(shè)計(jì)的課程，讓我們不斷提高自己的實(shí)踐操作能力。2.建議（1）要想完成的又快又好，可以在連接線路之前畫(huà)一個(gè)草圖，并且在完全連接好前，可以假設(shè)性的連接，看排版問(wèn)題，盡量不交叉，清晰明了的線路。（2）用不同顏色的線表示電源或地線，這樣檢查起來(lái)比較方便。在各個(gè)階段的借口處也用不同顏色的布置好排版，這樣既美觀又好看。（3）老師的事先講解再多一些，教會(huì)我們基本的查錯(cuò)能力。這樣的話減少浪費(fèi)了老師方面的資源和時(shí)間也鍛煉了大家。（4）在準(zhǔn)備工作階段要事先標(biāo)注好各個(gè)管腳的值這樣的話方便后續(xù)的連接線路工作。（5）不要著急著把所有線都接好，每接一步都要檢查線路的問(wèn)題。七、參

18、考文獻(xiàn)1、電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分、模擬部分） （康光華主編）2、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指南（張誠(chéng)慶、楊麗華）八、附錄（元件使用說(shuō)明）1通用型集成運(yùn)放LM324管腳圖如附圖8-1所示LM324內(nèi)有四個(gè)結(jié)構(gòu)相同，互相獨(dú)立的運(yùn)放。運(yùn)放內(nèi)部已有頻率補(bǔ)償電路，應(yīng)用時(shí)可不用外接補(bǔ)償電容。LM324用雙電源工作，但也能單電源使用，其電壓范圍為3-30V，并具有很低的靜態(tài)功耗，當(dāng)電源電壓為5V時(shí)，其非線形應(yīng)用的輸出電平可和TTL 器件相容。 圖8-12高阻型集成運(yùn)放LF351管腳圖如附圖8-2所示LF351具有很高的輸入電阻，特別適用于各種運(yùn)算電路。一般工作時(shí)采用±15v電源，它的輸出級(jí)有過(guò)流保護(hù)電路，因

19、而輸出對(duì)地短路也不會(huì)損壞器件，但使用中應(yīng)盡量防止發(fā)生短路，當(dāng)需要調(diào)零時(shí)，可把電位器動(dòng)端連負(fù)電流，兩個(gè)固定端分別與調(diào)零端相連。 圖8-23通用型集成電壓比較器LM311管腳圖如附圖8-3所示LM311具有較低的偏置電流和失調(diào)電流，用它構(gòu)成的電壓比較器其影響速度比用一般運(yùn)放組成的電壓比較器快，可用單電源供電，例如+15v，也可用雙電源供電，例如±15v。 圖8-34集成定時(shí)器NE555管腳圖如附圖8-4所示NE555是一種模擬、數(shù)字混合式定時(shí)器集成電路，外接適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙菥湍軜?gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，振蕩頻率比較穩(wěn)定。為便于頻率調(diào)整，可外接電位器。 圖8-45. 六施密特反相器74LS14 管腳圖如附圖8