模電--簡(jiǎn)易晶體管圖示儀--實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 電子測(cè)量與電子電路綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課題名稱：簡(jiǎn)易晶體管圖示儀專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)： 2013211202 學(xué)號(hào)：班序號(hào)：指導(dǎo)老師：一 報(bào)告摘要1） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?） 實(shí)驗(yàn)要求3） 背景知識(shí)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)4） 分塊設(shè)計(jì)及各元件管腳圖5） 實(shí)驗(yàn)步驟6） 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析7） 實(shí)驗(yàn)總結(jié)二 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?） 通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步掌握集成運(yùn)放的使用方法。2） 進(jìn)一步提高工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐動(dòng)手能力。三 實(shí)驗(yàn)要求1.基本要求：設(shè)計(jì)一個(gè)階梯波發(fā)生器，f500Hz,Uopp3V,階數(shù)N=6;設(shè)計(jì)一個(gè)三角波發(fā)生器，三角波Vopp2V;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. 提高要求可以識(shí)別NPN,PNP管，并正確測(cè)試不同

2、性質(zhì)三極管;設(shè)計(jì)階數(shù)可調(diào)的階梯波發(fā)生器。四 背景知識(shí)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)，集電極與發(fā)射極Uce和集電極電流Ic的關(guān)系曲線，每取一個(gè)Ib，就有一條輸出特性曲線與之對(duì)應(yīng)。2. 設(shè)計(jì)思路：晶體管圖示儀是一種能對(duì)晶體管的特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的儀器，該儀器用可調(diào)節(jié)的階梯波和三角波對(duì)晶體管進(jìn)行周期性掃描，用Y軸表示測(cè)得的電壓Ue可以表示Ic的大小，用X軸測(cè)得的電壓Uc可以表示Uce的大小。改變基極電流Ib 值，再重復(fù)掃描一個(gè)周期，就可以得到另一條輸出特性曲線。因?yàn)橐竽軌蛲瑫r(shí)顯示出一簇輸出特性曲線，所以用一個(gè)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(shè)計(jì)關(guān)鍵：三角波發(fā)生器，階梯波發(fā)生器，配套的調(diào)節(jié)和保護(hù)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(shè)計(jì)1. 方波振蕩電路設(shè)計(jì)1）所用原件NE5553.3nF電容100nF電容100電阻20k電阻電源個(gè)數(shù)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)一個(gè)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(dāng)觸發(fā)器接受上比較器A1從R腳輸入的高電平時(shí)，觸發(fā)器被置于復(fù)位狀態(tài)，3腳輸出低

4、電平；2腳和6腳是互補(bǔ)的，2腳只對(duì)低電平起作用，高電平對(duì)它不起作用，即電壓小于1Ucc/3，此時(shí)3腳輸出高電平。6腳為閾值端，只對(duì)高電平起作用，低電平對(duì)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(gè)先決條件，即2腳電位必須大于1Ucc/3時(shí)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(fù)位端，當(dāng)4腳電位小于0.4V時(shí)，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(shí)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(shè)計(jì)原

5、理：將NE555產(chǎn)生的方波進(jìn)行積分放大，使用LF353。第一級(jí)做積分運(yùn)算，第二級(jí)做放大運(yùn)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(gè)數(shù)1個(gè)2個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)+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(shè)計(jì)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)，74LS169是模16的同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以通過四位二進(jìn)制輸出來計(jì)時(shí)鐘沿得個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)中利用它的三位輸出為多路開關(guān)CD4051的輸入Qa、Qb、Qc提供地址。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個(gè)

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，原本是管腳接7個(gè)電阻可以產(chǎn)生8階階梯波，將三個(gè)管腳短接，即可產(chǎn)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(hào)通道的輸入則接被顯示的信號(hào)；通過地址信號(hào)Qa、Qb、Qc對(duì)兩回路信號(hào)同步進(jìn)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(gè)數(shù)1個(gè)1個(gè)5個(gè)5v2）Cd4051管腳圖及工作原理CD4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，有A、B和C三個(gè)二

7、進(jìn)制控制輸入端以及INH共4個(gè)輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.520V的數(shù)字信號(hào)可控制峰峰值至20V的模擬信號(hào)。當(dāng)INH輸入端=“1”時(shí)，所有的通道截止。只有當(dāng)INH=0時(shí)，三位二進(jìn)制信號(hào)才可以選通8通道中的一個(gè)通道，連接該輸入端至輸出。其中VEE可以接負(fù)電壓，也可以接地。當(dāng)輸入電壓有負(fù)值時(shí)，VEE必須接負(fù)電壓，其他時(shí)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(shí)際上所用三極管為8050類型:開關(guān)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(chǎn)生電路1） 設(shè)計(jì)原理：將產(chǎn)生的三角波連接一個(gè)保護(hù)電阻輸入到三極管的集電極，將產(chǎn)生的階梯波連接一個(gè)保護(hù)電阻接入基極，發(fā)射級(jí)連接Re接地，示波器的y探頭接到發(fā)射級(jí)和Re之間，測(cè)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(gè)電壓對(duì)應(yīng)一個(gè)電流所用元件Rb=11kRc=2kRe=1k8050個(gè)數(shù)1個(gè)1個(gè)1個(gè)1個(gè)2） 仿真電路3） 仿真輸出波形5. 完整仿真電路六 實(shí)驗(yàn)步驟1） 先按方波發(fā)生器的電路圖搭出電路來，對(duì)3口進(jìn)行測(cè)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(gè)狀態(tài)，所以方波頻率至少要500*8=4kHz,方波振蕩電路周期計(jì)算公式為T=0.693R1+R2C1，占空比D=R1+R2/(R1+2R2)當(dāng)C為3.3nF時(shí)，f=21kHz,頻率略大，稍作調(diào)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(fù)電源供電，用示波器對(duì)輸出口進(jìn)行測(cè)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?yàn)槠浞糯箅娐贩答侂娮璨粔虼螅瑢?8k的反饋電阻改為100k的電阻，Vpp達(dá)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(gè)電阻可以產(chǎn)生8階階梯波，將三個(gè)管腳短接，即可產(chǎn)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(chǎn)生的電壓分別為0V,1V,2V,3V,4V,5V頻率經(jīng)過調(diào)整達(dá)到約900Hz。4） 接入三極管和保護(hù)電阻，測(cè)出三極管特性曲線。七 實(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǎn)生的鋸齒進(jìn)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(gè)直角三角形，掃描出來的波形也接近一個(gè)直角三角形，后

11、來經(jīng)過調(diào)整，將方波振蕩電路里的R1和R2進(jìn)行兌換，使占空比接近50%，積分結(jié)果為等邊三角波，再次進(jìn)行掃描時(shí)掃描結(jié)果接近完整，但是這時(shí)出現(xiàn)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(cè)原因八 實(shí)驗(yàn)及試驗(yàn)中遇到的錯(cuò)誤的總結(jié)在這次實(shí)驗(yàn)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(shù)次的失敗帶給了我很大的成長(zhǎng)。首先上網(wǎng)和去圖書館查閱資料，大致了解實(shí)驗(yàn)原理，然后開始仿真，再接著按仿真電路搭建實(shí)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(diào)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(gè)NE555，接著就出波形了。在搭建階梯波發(fā)生電路的時(shí)候，一開始出了一個(gè)反方向且起點(diǎn)不在零點(diǎn)的階梯波，當(dāng)時(shí)的我抱著得過且過的態(tài)度，但是老師并不認(rèn)可，于是我開始反思，重新開始檢查電路，終于發(fā)現(xiàn)有兩處導(dǎo)線接反使得階梯波反向行進(jìn)，當(dāng)我改正后得到正確的波形，同時(shí)我也為自己的得過且過感到羞愧。接下來的三角波