三極管輸出特性曲線測(cè)試電路課設(shè)報(bào)告

北華航天工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）設(shè)計(jì)課題：三極管輸出特性曲線測(cè)試電路專業(yè)班級(jí)： 電氣信息類Bxxxx學(xué)生姓名： xxxxxxxxxx指導(dǎo)教師： 薛x張x設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年6月

北華航天工業(yè)學(xué)院電子工程系電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名：專xxxxxx tr業(yè)：Xx班級(jí)：Bxxxx指導(dǎo)教師：薛X張x職稱：副教授講師課程設(shè)計(jì)題目：三極管輸出特性曲線測(cè)試電路技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)個(gè)三極管輸出特性曲線測(cè)試電路，要求如下：三極管輸出特性曲線可用示波器顯示?？娠@示八條特性曲線。相鄰特性曲線的間隔相同。特性曲線的顯示自下'而上，且連續(xù)，無閃爍?？煽刂骑@示特性曲線的起始部分。所需儀器設(shè)備：面包板，萬能板，電烙鐵，直流電源，示波器。成果驗(yàn)收形式：面包板，萬能板，AD原理圖與PCB圖，PPT演示與答辯。參考文獻(xiàn)：電子技術(shù)基礎(chǔ) 主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)主編電路 主編電子工藝與課程設(shè)計(jì)主編康華光 副主編：陳大欽；閻石；邱關(guān)源崔瑞雪畢亞軍副主編：張?jiān)隽?；時(shí)間安排第15周：周1?周3立題論證方案設(shè)計(jì)，插面包板并調(diào)試周4?周6驗(yàn)收面包板上的電路，然后焊接第16周：周4驗(yàn)收萬能板與PCB圖周5答辯指導(dǎo)教師： 教研室主任：年月日內(nèi)容摘 要三極管的輸出特性曲線是指在基極電流iB一定的情況下，集電極電流ic與電壓UCE之間所對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線。每取一個(gè)iB，ic與UCE就對(duì)應(yīng)一條關(guān)系曲線，因此，輸出特性曲線是有若干條曲線構(gòu)成的。給基極提供一個(gè)固定不變的電流（可轉(zhuǎn)換為電壓），再給三極管的集電極和發(fā)射極之間提供一個(gè)連續(xù)可變的掃描電壓（即示波器X輸入）。集電極電流可近似為發(fā)射極電流，電位變化規(guī)律相同。再將發(fā)射極電位送至示波器Y輸入，示波器就會(huì)顯示出一條特性曲線。要顯示一組輸出特性曲線，就要在顯示一條曲線的基礎(chǔ)上，按照一定的時(shí)間間隔給三極管的基極提供增量相同的基極電流（即階梯信號(hào)），且基極電流與c、e之間電壓變化必須同步。要連續(xù)地顯示輸出特性曲線，基極電流和c、e之間的掃描電壓必須同周期同相位，此外，選取周期要考慮到人視覺的暫留特性。關(guān)鍵字：三極管特性曲線基極集電極發(fā)射極掃描電壓周期TOC\o"1-5"\h\z一概述 1\o"CurrentDocument"二方案設(shè)計(jì)與論證 1\o"CurrentDocument"三單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 2方波-三角波產(chǎn)生電路 2\o"CurrentDocument"2.可編程放大器 3\o"CurrentDocument"八進(jìn)制時(shí)序計(jì)數(shù)器 4\o"CurrentDocument"階梯基極電流產(chǎn)生電路和集電極電流變換電路的設(shè)計(jì) 5四總原理圖及元器件清單 9\o"CurrentDocument"五安裝與調(diào)試 9\o"CurrentDocument"六性能測(cè)試與分析 9\o"CurrentDocument"七結(jié)論 9\o"CurrentDocument"八心得體會(huì) 9\o"CurrentDocument"九參考文獻(xiàn) 10一、 概述三極管輸出特性曲線是通過時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)分別三角波產(chǎn)生電路和八進(jìn)制基礎(chǔ)器。三角波產(chǎn)生電路產(chǎn)生三角波提供c、e掃描電壓至被測(cè)三極管和示波器X軸輸入端。八進(jìn)制計(jì)數(shù)器逐位產(chǎn)生高電平控制可編程放大器模擬開關(guān)，使可編程放大器輸出梯形波到被測(cè)三極管基極，集電極電流輸入至示波器Y軸輸入端。示波器X、Y軸疊加形成八條輸出波形。二、 方案設(shè)計(jì)與論證三極管輸出特性曲線測(cè)試電路以三角波提供掃描電壓，并疊加梯形波，從而顯示完整的輸出特性曲線。起掃描作用的三角波，其起始的掃描電壓應(yīng)從零開始，這樣才能顯示完整的輸出特性曲線，另外，還需給三角波疊加一個(gè)直流電位，并通過這個(gè)直流電位來控制輸出特性曲線的顯示。如果疊加的直流電位為正，則加在三極管c、e之間的最低掃描電壓會(huì)高于零，那么示波器上所顯示的輸出特性曲線就缺少起始部分。因此，為顯示起始部分，可調(diào)低所疊加的直流電位，使三極管c、e之間的最低掃描電壓為零。為顯示8條輸出特性曲線，給三角波疊加的直流電位應(yīng)該是8個(gè)間隔相同的電位即梯形波，這可以通過可編程放大器得到?？删幊谭糯笃饔砂藗€(gè)模擬開關(guān)控制增益，再輸入電壓不變的情況下，增益的變化引起輸出電壓的變化，進(jìn)而的到梯形波。模擬開關(guān)則由CC4022構(gòu)成的八進(jìn)制時(shí)序計(jì)數(shù)器控制。原理圖如下：三單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1.方波三角波產(chǎn)生電路運(yùn)算放大器構(gòu)成的三角波產(chǎn)生電路在輸出三角波的同時(shí)，可得到與之完全同步的方波，方波即可作為時(shí)鐘信號(hào)。因此，可將兩部分電路合二為一。對(duì)于起掃描作用的三角波而言，起始的掃描電壓應(yīng)從零開始，才能顯示完整的輸出特性曲線。所以在A點(diǎn)加了一個(gè)直流電位，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器可以改變A點(diǎn)電壓的大小。三角波產(chǎn)生電路可由LM324運(yùn)算放大器構(gòu)成，采用±12V雙電源供電。具體電路

如下:在下圖中，中間輸出的是方波，右邊輸出的是三角波如圖3。在確定三角波周期時(shí)，應(yīng)考慮在示波器上能同時(shí)顯示八條輸出特性曲線，且不能出現(xiàn)閃爍情況。這就要求8T小于人的視覺暫留時(shí)間0050.2秒。本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算得T=0.16mso方波、三角波可編程放大器可編程放大器主要由集成運(yùn)算放大器LM324和兩片CC4066雙向模擬開關(guān)構(gòu)成。雙向模擬開關(guān)CC4066包括開關(guān)和控制兩個(gè)部分，當(dāng)控制端S為高電平時(shí)，其控制段S為高電平時(shí)，其控制的開關(guān)導(dǎo)通；S為低電平時(shí)，開關(guān)斷開。由上可知，可編程放大器的輸出電壓U3與輸入電壓UF之間的關(guān)系為：

U3=k*UF （k=1、2.、3、4、5、6、7、8）電路如下：如果CMOS模擬開關(guān)的控制端用相同時(shí)間間隔的電平周期性地進(jìn)行觸發(fā)，那么，可編程放大器輸出電壓波形如下圖：3?八進(jìn)制時(shí)序計(jì)數(shù)器CC4022是4位Johnson計(jì)數(shù)器，具有8位譯碼輸出，功能表如下:

輸入輸出CO狀態(tài)CPINHCRY0~Y7計(jì)數(shù)脈沖大于4CO=L計(jì)數(shù)脈沖等于4CO=L計(jì)數(shù)脈沖小于4CO=HXXHY0tLL計(jì)數(shù)H!LLXL保持XHL!XLXtLCC4022是4位計(jì)數(shù)器，具有8位譯碼輸出，令CR和INH為低電平，給CP提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)，Y0—Y7逐次變?yōu)楦唠娖?。CC4022構(gòu)成的八進(jìn)制時(shí)序計(jì)數(shù)器如下圖:U1■Q.1E宓2■Q3■Q.1E宓2■Q3:函05Q7MRggpUT至宇至燹4.梯形基極電流產(chǎn)生電路和集電極電流變換電路通過基極電阻和發(fā)射極電阻可以將可編程放大器的輸出的電壓轉(zhuǎn)換成基極電流。集電極電流變換電路也是通過發(fā)射極電阻將集電極電流變換成發(fā)射極電位。梯形基極電流產(chǎn)生電路和集梯形基極電流產(chǎn)生電路和集元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注R1—R8,R10Res10k10R1124k1R9100k1R12430R1R131k1R141k1R15300k1LM3243CC40668C11uF1RV1K2滑動(dòng)變阻器1N5925B2穩(wěn)壓管CC40221計(jì)數(shù)器2N22221三極管五安裝與調(diào)試1組裝方波一三角波產(chǎn)生電路。將滑動(dòng)變阻器調(diào)到中間位置，用示波器觀測(cè)A1輸出方波和A2輸出三角波，記錄下滑動(dòng)變阻器的阻值。2組裝八進(jìn)制時(shí)序計(jì)數(shù)器產(chǎn)生順序脈沖。用示波器觀察Y0?Y7的輸出波形，并畫出波形圖。3連接CC4066雙向模擬開關(guān)及A3電路。用示波器觀察A3輸出的梯形波，并畫出波形圖。4將梯形波引入到被測(cè)三極管的基波。把三角波作為三極管C、E之間的掃描電壓。用示波器觀察三極管的特性曲線，調(diào)節(jié)Rp，觀察其波形的變化，并畫出波形圖。六性能測(cè)試與分析調(diào)動(dòng)滑動(dòng)變阻器，用示波器觀察方波和三角波波形。如果示波器上的波形的占空比不為50%，則繼續(xù)調(diào)動(dòng)滑動(dòng)變阻器。觀察梯形波的波形，如果示波器上的波形不標(biāo)準(zhǔn)，則調(diào)動(dòng)可編程放大器部分上的滑動(dòng)變阻器。觀察三極管特性輸出曲線，如果示波器上的曲線不是8條或者缺少起始部分，則調(diào)動(dòng)方波三角波產(chǎn)生部分的滑動(dòng)變阻器。七結(jié)論通過給提供三極管提供電流和掃描電壓，在示波器上可以顯示出八條特性曲線，不同的電流值顯示出的曲線幅度不一樣，輸出特性起始部分很陡uC^略有增加時(shí)，ic增加很快，這是由于〃疽艮小時(shí)，集電結(jié)反向電壓很小，對(duì)達(dá)到基區(qū)的電子吸引能力不夠，這時(shí)i收u很大，u稍有增加從基區(qū)到達(dá)集電區(qū)的電子也增加，故i隨u增加而CCE CE CCE增加，當(dāng)u超過某一數(shù)值以后，特性曲線變的比較平坦，這是由于u大于某一個(gè)數(shù)值以后，集電結(jié)電場(chǎng)已經(jīng)足夠強(qiáng)，使發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子絕大部分都到達(dá)集電區(qū)，故uCE再增加，iC增加量減少，為一條比較平坦的直線。八心得體會(huì)通過這次課設(shè)，使我們對(duì)三極管輸出特性曲線的產(chǎn)生有了深入的認(rèn)識(shí)和了解，明白了輸出特性產(chǎn)生的原理。課設(shè)過程中，從仿真到在面包板上調(diào)試，再到焊接成實(shí)物遇到了很多困難，使我們明白了不管遇到任何困難都要耐心的一一解決，與此同時(shí)也培養(yǎng)了我們的團(tuán)結(jié)合作意識(shí)，這很好的鍛煉了我們的心理素質(zhì)。在解決問題過程中，我們分析了失敗的原因，原因一是自己對(duì)三極管輸出特性曲線的原理認(rèn)識(shí)的還不夠，另一個(gè)主要原因是自己的基礎(chǔ)知識(shí)不夠牢固，導(dǎo)致許多器件的功能不夠清楚認(rèn)識(shí)，重新查閱資料。所以我認(rèn)識(shí)到了學(xué)任何一門課，基礎(chǔ)知識(shí)必須要學(xué)得扎實(shí)，才能讓自己在以后的學(xué)習(xí)和工作過程中更順利。通過這次課設(shè)，我們對(duì)設(shè)計(jì)和制作電路產(chǎn)生了濃厚的興趣，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)問題和解決問題這一過程，也是自我反省的一個(gè)