簡易晶體管圖示儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除3/21簡易晶體管圖示儀的設(shè)”與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè):班級:姓名:學(xué)號:指導(dǎo)老師：一、摘要：本報(bào)告主要介紹了簡易晶體管特性圖示儀的制作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)并給出了其設(shè)計(jì)框圖及仿真電路圖；展示了簡易晶體管圖示儀的實(shí)現(xiàn)過程和各部分得到的實(shí)現(xiàn)結(jié)果；最后分析了實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，簡單闡述了解決方法和原理，并對本次實(shí)驗(yàn)加以總結(jié)。二、關(guān)鍵詞：方波三角波階梯波轉(zhuǎn)移特性曲線三、設(shè)計(jì)任務(wù)要求1、基本要求：、設(shè)計(jì)一個(gè)階梯波發(fā)生器，Vopp汁3V,階數(shù)N=6；。、設(shè)計(jì)一個(gè)三角波發(fā)生器，三角波VoppN2V；、設(shè)計(jì)保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)對三極管輸出特性的測試；2、提高要求：、可以識

2、別NPN,PNP管，并正確測試不同性質(zhì)三極管；、設(shè)計(jì)階數(shù)可調(diào)的階梯波發(fā)生器。四、設(shè)計(jì)思路本試驗(yàn)要求用示波器穩(wěn)定顯示晶體管輸入輸出特性曲線及值得顯示及測量。首先利用555時(shí)基振蕩器產(chǎn)生的方波;方波一方面輸入到LF353,LF353用作積分器產(chǎn)生鋸齒波輸入到三極管的集電極作為掃描電壓;方波另一方面作為時(shí)鐘信號輸入16進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS169,74LS169是模16的同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，取其三位輸出作為地址輸入給CD4051；CD4051在本實(shí)驗(yàn)中為數(shù)據(jù)選擇器，對其獲得的地址進(jìn)行選擇性的輸出，以獲得階梯波：然后把階梯波作為基極輸入輸入到三極管的資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除圖

3、1總體設(shè)計(jì)框圖五、分塊電路和總體電路的設(shè)計(jì)5.1方波發(fā)生器電路通過555振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號，所需電壓為±5V。Multisim仿真及各元件參數(shù)見圖2,產(chǎn)生的方波如圖3。U2：C4 ：；士1。昨 F =RATED3/21圖2Multisim仿真的方波發(fā)生器資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除5.2三角波發(fā)生器電符圖3Multisim仿真的方波將5.1中產(chǎn)生的方波輸入雙運(yùn)算放大器FM353中，利用其第一個(gè)運(yùn)放作為放大器產(chǎn)生三角波，使三角波Vopp達(dá)到要求；利用第二級運(yùn)放作為減法器，使三角波直流分量減小，產(chǎn)生符合要求的三角波。Multisim仿真如圖4,仿真結(jié)果如圖5.

4、I冬I4Multisim仿真的三角波發(fā)生器5。3階梯波圖5三角波Multisim仿真結(jié)果先利用74LS169四位二進(jìn)制數(shù)據(jù)選擇器接受方波，統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘沿個(gè)數(shù)，將其三位輸出作為地址輸入到CD4051中,CD4051作為地址譯碼器產(chǎn)生8階階梯波.圖6為其Mulitism仿真，仿真結(jié)果如圖7。由于Multisim的庫中沒有CD4051,仿真時(shí)以ADG528代替其功能。9/21圖6階梯波發(fā)生器的Multisim仿真圖7階梯波Multisim仿真結(jié)果5。4晶體管特性曲線的顯示將產(chǎn)生的三角波輸入到三極管8050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。在三級管各引腳前，串聯(lián)一個(gè)定值電阻，通過測量RE

5、兩端的電壓大小間接測量流入集電極的電流大小。示波器的兩路一路接晶體管集電極，另一路接晶體管發(fā)射極測量,并選擇X-Y模式得到晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線。圖8為整個(gè)電路的Mulitisim仿真電路（三極管8050由2N222A替代）,圖9為晶體管輸出特性曲線Multisim仿真圖。圖8整個(gè)電路的Multisim仿真圖9輸出特性曲線Mutisim仿真圖六、實(shí)現(xiàn)功能說明6.1基本功能的實(shí)現(xiàn)、方波發(fā)生器f=lo01054kHz；圖10為實(shí)際產(chǎn)生的方波在示波器上顯示的圖樣。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除圖10實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的方波、階梯波發(fā)生器f=126。369Hz,Uopp=5.04V,階

6、數(shù)N=6;圖11為實(shí)際產(chǎn)生的階梯波在示波器上顯示的圖樣.15 / 21-3緲Ute名以：加啰IDH2JMC圖11實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的階梯波、三角波發(fā)生器三角波f=l.00308kHz,Vopp=5。52V：圖12為實(shí)際產(chǎn)生的三角波在示波器上顯示的圖樣.f=1能308kHz2g1msCHIRAC圖12實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的三角波、晶體管輸出特性曲線族輸出特性曲線是測量集電極與發(fā)射極之間的電壓Uce與集電極電流1c之間的關(guān)系曲線。用三角波掃描集電極，X軸測量三極管的射極電壓，以表示Uce的值;Y軸測量Ue的電壓，通過電壓值來以表示1c的值。這樣在示波器的X-Y模式下就可以得到一條輸入特性曲線。Uce發(fā)生改變，即可得

7、到新的輸出特性曲線。把階梯波做為三極管基極電壓，即可得到NPN的輸出特性曲線。圖13為實(shí)驗(yàn)中得到的輸出特性曲線族（圖為第一次試驗(yàn)所得，沒有出來6條輸出特性曲線，后經(jīng)過電阻調(diào)節(jié)，驗(yàn)收時(shí)已得到了6條輸出特性曲線的波形圖）。6o2實(shí)現(xiàn)的提卡圖13實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的輸出特性曲線、顯示PNP管特性曲線將CD4051處產(chǎn)生階梯波的分壓電路電源反接再接到三極管8550基極即可（注意CD4051的驅(qū)動電源不能反接）。圖14為實(shí)際實(shí)驗(yàn)中得到的PNP管輸出特性曲線.、階梯波的48階連續(xù)可調(diào)在CD4051與VC1之間不接電阻，而連接一個(gè)電位計(jì),通過改變電位計(jì)阻值大小，改變CD4051的輸出電壓的范圍，改變了進(jìn)入晶體管截止

8、區(qū)的輸出特性曲線的條數(shù)，獲得了連續(xù)可調(diào)的階梯波和晶體管輸出特性曲線條數(shù)。此段以上為實(shí)驗(yàn)后調(diào)研得知，具體實(shí)驗(yàn)時(shí)并未完成。實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)，我沒有理解清楚“連續(xù)可調(diào)”的具體含義，我是采用了四個(gè)電位計(jì),分別接在CD4051的34,45,56,6-7之間,再通過分別調(diào)節(jié)四個(gè)電位計(jì)而達(dá)到4-8階連續(xù)可調(diào)，沒有想到通過改變CD4051的輸出電壓來實(shí)驗(yàn)階梯波階數(shù)可調(diào)，是這次實(shí)驗(yàn)的一大遺憾。七、故障及問題分析7.1出現(xiàn)的問題：1）三角波幅值過小2）得到的輸出特性曲線條數(shù)偏少3）得到的輸出特性曲線零點(diǎn)處不清晰4）測量PNP管輸出特性曲線時(shí)將CD4051驅(qū)動源反接7o2問題分析及解決方案資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)

9、之處，請聯(lián)系改正或者刪除)三角波幅值過小，由于反饋電阻阻值選擇不當(dāng)。但是單純增大反饋電阻組織乂會使其直流偏置改變.我現(xiàn)在"ultisim中將LF353所需的幾個(gè)電阻都改為滑動變阻器，而實(shí)際電路搭建中通過多次嘗試找到合適的阻值,從而得到合適的三角波。2)這是由于CD4051的直流電壓過大，使晶體管進(jìn)入截止區(qū)部分過多.在實(shí)驗(yàn)中我開始沒有在CD4051的X0與VCC之間接電阻，在發(fā)現(xiàn)問題及原因后，我逐個(gè)換取電阻,最后發(fā)現(xiàn)430歐姆左右的電阻正好可以得到6條輸出特性曲線。并且正是在解決這個(gè)問題的過程中，我發(fā)現(xiàn)階梯波及輸出特性曲線條數(shù)與這個(gè)電阻大小有關(guān)，遂將這個(gè)電阻換為電位計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了階梯波

10、階數(shù)的連續(xù)可調(diào)。3)這是由于三角波波形不是從零開始的，經(jīng)過放大后三角波有了一個(gè)高達(dá)lo87V,接近2V的直流分量，經(jīng)過加隔直電容，調(diào)整三角波電路反饋電路電阻阻值后，仍不甚理想.4)實(shí)際搭建電路過程中，由于CD4051驅(qū)動電壓及階梯波分壓電路所需初始電壓均為5V,所以我在測量NPN輸出特性曲線時(shí)采用了將CD4051引腳16(VDD)和引腳13(0)短接后再接5V電壓的方式.而在測試PNP管輸出特性曲線,變更階梯波分壓電路初始電壓時(shí),卻將CD4051的引腳16(VDD)和引腳13(0)一起反接5伏電壓，險(xiǎn)些導(dǎo)致芯片損毀。后來我便取消了引腳16和引腳13的短接，另接一根線到引腳13。八、總結(jié)和結(jié)論結(jié)

11、論：輸出特性曲線：描述以基極電流lb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。對于每一個(gè)確定的lb都有一條曲線.對于某一條曲線，當(dāng)Uce從零逐漸增大時(shí)，Ic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Ibo總結(jié)：九、這次試驗(yàn)中，通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡易晶體管圖示儀,我在更加深刻地體會到了三角波，方波，階梯波和晶體管轉(zhuǎn)移特性的同時(shí)，掌握了用Multisim仿真的方法,學(xué)習(xí)到了如何自己設(shè)計(jì)一個(gè)電路。無論是利用555時(shí)基振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號，還是利用LF353作為放大器和減法產(chǎn)生的三角波,都從中學(xué)到了獨(dú)立自主學(xué)習(xí)元器件使用的能

12、力。在產(chǎn)生階梯波信號時(shí)，74LS169以及CD4051讓我接觸到了數(shù)字電路的元器件，培養(yǎng)了自學(xué)能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題，有和同學(xué)的探討，也有自己獨(dú)立探索發(fā)現(xiàn)，提高了自身的解決問題的能力.這些實(shí)踐能力的提升，是實(shí)驗(yàn)前所沒有想至IJ的。無論從對理論知識的理解還是自身設(shè)計(jì)實(shí)踐的能力上，通過這次試驗(yàn)我都有了長足的進(jìn)步。十、仿真圖及波形圖16 / 21資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正或者刪除(1)Mulitism仿真原理圖:22 / 21RU一'<1QKQLF353NT-VC11COQADG523F第9。%VC414WVC1r5V死2-14VVC1TED74

13、LS16»DR15AAA-MkOU3!AAAto*nC5=!-OJTuFC2：d.i"1(X)0R12W-“HlRig2.7kQ(2)波形圖:三角波：階梯波:晶體管輸出特性曲線:十二、所用元器件及測試儀表清單元器件/測試儀表數(shù)量作用方555時(shí)基振蕩器1產(chǎn)生時(shí)鐘信號波luF電容2電lOOuF電容1路1KQ電阻167.8。電阻1直流電壓源VCC、VEE(±5V)1LF3531第一級用作積分器產(chǎn)生三角波；角第二級用作放大器使三角波大小波滿足要求。電路67.7kQ電阻1Hk。電阻310k。電阻24k。電阻10.luF電容1直流電壓源VCC、VEE(±14V)1階梯