模电简易晶体管图示仪实验报告Word文档格式.docx
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2?
⑶设计保护电路，实现对三极管输出特性的测试。
2.提高要求
⑴可以识别NPN,PNPf，并正确测试不同性质三极管；
⑵设计阶数可调的阶梯波发生器。
4.背景知识及实验设计
1.三极管输出特性曲线：
输出特性曲线是指在基极电流一定时，集电极与发射极？
和集
电极电流？
的关系曲线，每取一个?
就有一条输出特性曲线与之对应。
2.设计思路：
晶体管图示仪是一种能对晶体管的特性参数进行测试的仪器，该仪器用可调
节的阶梯波和三角波对晶体管进行周期性扫描，用Y轴表示测得的电压U?
可以表示？
的
大小，用X轴测得的电压？
的大小。
改变基极电流觀值，再重复扫描一个周期，就可以得到另一条输出特性曲线。
因为要求能够同时显示出一簇输出特性曲线，所以用一个阶梯电压作为基极电压的输入。
每扫描阶梯波的一阶，得到一条输出特性曲线。
每扫描一次完整的阶梯波，得到一组稳定的输出特性曲线。
3.设计关键：
三角波发生器，阶梯波发生器，配套的调节和保护电路。
5.分块设计
1.方波振荡电路设计
1）
所用原件
NE555
3.3nF电容
100nF电容
100Q电阻
20kQ电阻
电源
个数
1个
一个
5v
2）NE555管脚图及功能
Ground
Trigger
Output
Re«
et
Vet
Discbarge
Threshold
ControlVottaqe
fig.8-pinVpackage
NE555管脚功能介绍：
1脚为地。
2脚为触发输入端；
3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。
当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚
输出低电平；
2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于
IUcc/3，此时3脚输出高电平。
6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2
脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。
3脚在高电位接近电源电压Ucc,输出电流最大可打
200mA。
4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。
5脚是控制端。
7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为
实高（或低）、7脚称为虚高。
3）仿真电路图
¥
CC
100Q
20kQ
r-.：
T-
UTE”
TTIF-
:
C1■■■
"
T7.3riF
Tr<
r
Cl~1iQQnF
仿真输出波形
kj£
72TSe|.話皿]
n±
U
rS3
T2-T1
Tire
Choiind_A
口[叭Tj）
15..37jms
E.uaov
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O-flOOM
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6口rrdA
OignndB
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宝all5Vfi^v
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Df-
F如L习斗习［汀諭］
Y:
KB.m：
；
0
YpasnO^tL0
Lr«
l;
ov
附映D：
A|AjC|
[ac]o[dF]
，iL1G|w_]|•1
[SriQlrTfll]Nirie
2.三角波发生电路
1）设计原理：
将NE555产生的方波进行积分放大，使用LF353。
第一级做积分运算，第二
级做放大运算。
所用元件
LF353
47k欧姆
12k欧姆
3.3k欧
姆
34k欧姆
68k欧姆
100nF
2个
+5.—5
2）LF353管脚图
4）仿真输出波形
2.阶梯波发生电路
1）设计原理：
用NE555时基振荡器产生的方波作为16进制计数器74LS169的时钟信号，
74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来计时钟沿得个数，实
验中利用它的三位输出为多路开关CD4051的输入QaQbQc提供地址。
直流通路是由
5个100Q的电阻组成的电阻分压网络以产生6个不同的电压值，根据16进制计数器
74LS169给出的地址进行选择性的输出，而它的管脚按照一定的顺序接入5个等值电阻
然后在第一个电阻接入5V的电压，原本是管脚接7个电阻可以产生8阶阶梯波，将三个管脚短接，即可产生6阶，这里选择了4,2,5接地，使输出为6阶阶梯波，以满足基本要求中的阶梯波幅度大于3V的要求。
另一路信号通道的输入则接被显示的信号；
通过地址信号Qa、QbQc对两回路信号同步进行选通。
这样，用示波器观察便可得到有6阶的阶梯波。
所用兀件
Cd5051
74IS169
1000Q
5个
2）Cd4051管脚图及工作原理
CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有A、B和C三个二进制控制输入端以及INH
共4个输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。
幅值为4.5〜20V的数字信号可控制峰
峰值至20V的模拟信号。
当INH输入端=“1”，所有的通道截止。
只有当INH=O时，三位
进制信号才可以选通8通道中的一个通道，连接该输入端至输出。
其中VEE可以接负电压，
也可以接地。
当输入电压有负值时，VEE必须接负电压，其他时候可以接地。
COM01
CHANNELS
BWIUT
EE1ET回Ernn
LJII匡区el[ilj[i
3）74IS169管脚图及工作原理
74LS168A/169A.74F168/16趴74ALS168/169、74LS168/169.74HC168/169可预fit4位同步可逆计数器
168为可预置超前进位町逆十进制计数器辛
VCC•
动态进位输出
JQC
3QD允许
n星数
QB
169为可预置超前进位可逆二进制计数器；
记数和预置操作完全同步：
快速记数时内自超前进位：
作n位级联的进位输出；
时钟电路完全独立乜
U/D匚
CLK匚
A匚
BE
DC允许P匚GND匚
功能表（168）
输入
输岀
工作
X*
U/D
CLK
允许
QA
QC
QD
s
p
■TT—
T
h"
Ph
L
加计数
H
l
减计数
1X
X
DA
DB
DC
DD
数据社位
Xi
t
IT
fL
功能表（169）
”输出
Xft
n
[L
V
x
数摞還位
』sa.：
ari'
-5
5）仿真电路
6）仿真输出波形
3.三极管管脚图及其特性
仿真中所用三极管为2N2222，实际上所用三极管为8050
类型：
开关型；
极性:
NPN;
材料:
硅；
最大集电极电流（A）:
0.5A；
直流电增益:
10to60;
功耗:
625mW;
最大集电极-发射极电压（VCEO:
25;
特征频率:
150MHz
4.特性曲线产生电路
将产生的三角波连接一个保护电阻输入到三极管的集电极，将产生的阶梯波连接一个保护电阻接入基极，发射级连接Re接地，示波器的y探头接到发射级和Re之
间，测得的值作为Ice,示波器的x探头接入Rc和三角波输出电路之间作为Vce基极电
流则由阶梯波控制。
一个电压对应一个电流
所用元件
Rb=11kQ
Rc=2kQ
Re=1kQ
8050
2）仿真电路
3）仿真输出波形
5.完整仿真电路
六.实验步骤
1）先按方波发生器的电路图搭出电路来，对3口进行测试，正常输出波形
为了满足阶梯波输出频率>
=500Hz,阶梯波有八个状态，所以方波频率至少要500*8=4kHz,
方波振荡电路周期计算公式为T=0.693?
+?
C1,占空比D=?
+?
/（?
+2?
）
当C为3.3nF时，f=21kHz,频率略大，稍作调整，将C改为10Nf,f=7.1kHz.
2）按三角波发生电路搭出电路来，注意电路的连接，需要正负电源供电，用示波器对输出
口进行测试，正常输出波形。
一开始输出三角波幅值不够2V,究其原因，是因为其放大电路反馈电阻不够大，将68kQ
的反馈电阻改为100kQ的电阻，Vpp达到2.93V，满足要求。
3）按阶梯波发生电路搭出电路，CD4051原本是管脚接7个电阻可以产生8阶阶梯波，将
三个管脚短接，即可产生6阶，这里选择了4,2,5接地，使输出为6阶阶梯波。
输出的阶梯波含0V共有六阶，总的Vpp为5V其产生的电压分别为0V,1V,2V,3V,4V,5V
频率经过调整达到约900Hz。
4）接入三极管和保护电阻，测出三极管特性曲线。
七•实验结果分析
扫描得到的特性曲线不够完整，原因在于一开始NE555输出的方波占空比接近95%，且
一开始我并没有使用积分电路，而是直接利用NE555接口2产生的锯齿进行放大使其满足
幅值要求，再用减法电路使其从0V开始扫描。
得到的三角波看起来不近似于等边三角形，
更像一个直角三角形，扫描出来的波形也接近一个直角三角形，后来经过调整，将方波振荡
电路里的R1和R2进行兑换，使占空比接近50%，积分结果为等边三角波，再次进行扫描时扫描结果接近完整，但是这时出现了新的问题，最高阶的特性曲线与其他阶之间的特性曲线间距过大，猜测原因
八•实验及试验中遇到的错误的总结
在这次实验中，从一开始的手
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