三极管输出特性曲线测试电路课设报告Word文档格式.docx
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职称：
副教授讲师
课程设计题目：
三极管输出特性曲线测试电路
技术参数和设计要求：
设计一个三极管输出特性曲线测试电路，要求如下：
1．三极管输出特性曲线可用示波器显示。
2．可显示八条特性曲线。
3．相邻特性曲线的间隔相同。
4．特性曲线的显示自下而上，且连续，无闪烁。
5．可控制显示特性曲线的起始部分。
所需仪器设备：
面包板，万能板，电烙铁，直流电源，示波器。
成果验收形式：
面包板，万能板，AD原理图与PCB图，PPT演示与答辩。
参考文献：
电子技术基础主编：
康华光副主编：
陈大钦；
数字电子技术基础主编：
阎石；
电路主编：
邱关源
电子工艺与课程设计主编：
崔瑞雪毕亚军副主编：
张增良；
时间
安排
第15周：
周1～周3立题论证方案设计,插面包板并调试
周4～周6验收面包板上的电路，然后焊接
第16周：
周4验收万能板与PCB图
周5答辩
教研室主任：
年月日
内容摘要
三极管的输出特性曲线是指在基极电流iB一定的情况下，集电极电流ic与电压uCE之间所对应的关系曲线。
每取一个iB，iC与uCE就对应一条关系曲线，因此，输出特性曲线是有若干条曲线构成的。
给基极提供一个固定不变的电流（可转换为电压），再给三极管的集电极和发射极之间提供一个连续可变的扫描电压（即示波器X输入）。
集电极电流可近似为发射极电流，电位变化规律相同。
再将发射极电位送至示波器Y输入，示波器就会显示出一条特性曲线。
要显示一组输出特性曲线，就要在显示一条曲线的基础上，按照一定的时间间隔给三极管的基极提供增量相同的基极电流（即阶梯信号），且基极电流与c、e之间电压变化必须同步。
要连续地显示输出特性曲线，基极电流和c、e之间的扫描电压必须同周期同相位，此外，选取周期要考虑到人视觉的暂留特性。
关键字：
三极管特性曲线基极集电极发射极扫描电压周期
目录
一概述…………………………………………………………………………………1
二方案设计与论证……………………………………………………………………………1
三单元电路设计与参数计算…………………………………………………………………2
1．方波-三角波产生电路2
2．可编程放大器3
3．八进制时序计数器4
4．阶梯基极电流产生电路和集电极电流变换电路的设计5
四总原理图及元器件清单…………………………………………………………………9
五安装与调试………………………………………………………………………………9
六性能测试与分析…………………………………………………………………………9
七结论………………………………………………………………………………………9
八心得体会…………………………………………………………………………………9
九参考文献…………………………………………………………………………………10
一、概述
三极管输出特性曲线是通过时钟信号产生电路产生时钟信号分别三角波产生电路和八进制基础器。
三角波产生电路产生三角波提供c、e扫描电压至被测三极管和示波器X轴输入端。
八进制计数器逐位产生高电平控制可编程放大器模拟开关，使可编程放大器输出梯形波到被测三极管基极，集电极电流输入至示波器Y轴输入端。
示波器X、Y轴叠加形成八条输出波形。
二、方案设计与论证
三极管输出特性曲线测试电路以三角波提供扫描电压，并叠加梯形波，从而显示完整的输出特性曲线。
起扫描作用的三角波，其起始的扫描电压应从零开始，这样才能显示完整的输出特性曲线，另外，还需给三角波叠加一个直流电位，并通过这个直流电位来控制输出特性曲线的显示。
如果叠加的直流电位为正，则加在三极管c、e之间的最低扫描电压会高于零，那么示波器上所显示的输出特性曲线就缺少起始部分。
因此，为显示起始部分，可调低所叠加的直流电位，使三极管c、e之间的最低扫描电压为零。
为显示8条输出特性曲线，给三角波叠加的直流电位应该是8个间隔相同的电位即梯形波，这可以通过可编程放大器得到。
可编程放大器由八个模拟开关控制增益，再输入电压不变的情况下，增益的变化引起输出电压的变化，进而的到梯形波。
模拟开关则由CC4022构成的八进制时序计数器控制。
原理图如下：
三单元电路设计与参数计算
1．方波三角波产生电路运算放大器构成的三角波产生电路在输出三角波的同时，可得到与之完全同步的方波，方波即可作为时钟信号。
因此，可将两部分电路合二为一。
对于起扫描作用的三角波而言，起始的扫描电压应从零开始，才能显示完整的输出特性曲线。
所以在A点加了一个直流电位，通过调节滑动变阻器可以改变A点电压的大小。
三角波产生电路可由LM324运算放大器构成，采用±
12V双电源供电。
具体电路如下：
在下图中，中间输出的是方波，右边输出的是三角波如图3。
在确定三角波周期时，应考虑在示波器上能同时显示八条输出特性曲线，且不能出现闪烁情况。
这就要求8T小于人的视觉暂留时间005——0.2秒。
本实验中计算得T=0.16ms。
方波、三角波
2.可编程放大器
可编程放大器主要由集成运算放大器LM324和两片CC4066双向模拟开关构成。
双向模拟开关CC4066包括开关和控制两个部分，当控制端S为高电平时，其控制段S为高电平时，其控制的开关导通；
S为低电平时，开关断开。
由上可知，可编程放大器的输出电压U3与输入电压UF之间的关系为：
U3=k*UF（k=1、2.、3、4、5、6、7、8）
电路如下：
如果CMOS模拟开关的控制端用相同时间间隔的电平周期性地进行触发,那么,可编程放大器输出电压波形如下图:
3．八进制时序计数器
CC4022是4位Johnson计数器，具有8位译码输出，功能表如下：
输入
输出
CO状态
CP
INH
CR
Y0~Y7
计数脉冲大于4
CO=L
计数脉冲等于4
计数脉冲小于4
CO=H
×
H
Y0
↑
L
计数
↓
保持
CC4022是4位计数器，具有8位译码输出，令CR和INH为低电平，给CP提供一个时钟信号，计数器在时钟上升沿计数，Y0—Y7逐次变为高电平。
CC4022构成的八进制时序计数器如下图：
4.梯形基极电流产生电路和集电极电流变换电路
通过基极电阻和发射极电阻可以将可编程放大器的输出的电压转换成基极电流。
集电极电流变换电路也是通过发射极电阻将集电极电流变换成发射极电位。
梯形基极电流产生电路和集电极电流变换电路
四总原理图及元器件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
R1—R8，R10
Res
10k
10
R11
24k
1
R9
100k
R12
430R
R13
1k
R14
R15
300k
LM324
3
CC4066
8
C1
1uF
RV
1K
2
滑动变阻器
1N5925B
稳压管
CC4022
计数器
2N2222
三极管
五安装与调试
1组装方波—三角波产生电路。
将滑动变阻器调到中间位置，用示波器观测A1输出方波和A2输出三角波，记录下滑动变阻器的阻值。
2组装八进制时序计数器产生顺序脉冲。
用示波器观察Y0~Y7的输出波形，并画出波形图。
3连接CC4066双向模拟开关及A3电路。
用示波器观察A3输出的梯形波，并画出波形图。
4将梯形波引入到被测三极管的基波。
把三角波作为三极管C、E之间的扫描电压。
用示波器观察三极管的特性曲线，调节Rp，观察其波形的变化，并画出波形图。
六性能测试与分析
1调动滑动变阻器，用示波器观察方波和三角波波形。
如果示波器上的波形的占空比不为50%，则继续调动滑动变阻器。
2观察梯形波的波形，如果示波器上的波形不标准，则调动可编程放大器部分上的滑动变阻器。
3观察三极管特性输出曲线，如果示波器上的曲线不是8条或者缺少起始部分，则调动方波三角波产生部分的滑动变阻器。
七结论
通过给提供三极管提供电流和扫描电压，在示波器上可以显示出八条特性曲线，不同的电流值显示出的曲线幅度不一样，输出特性起始部分很陡
略有增加时，
增加很快，这是由于
很小时，集电结反向电压很小，对达到基区的电子吸引能力不够，这时
收
很大，
稍有增加从基区到达集电区的电子也增加，故
随
增加而增加，当
超过某一数值以后，特性曲线变的比较平坦，这是由于
大于某一个数值以后，集电结电场已经足够强，使发射区扩散到基区的电子绝大部分都到达集电区，故
再增加，
增加量减少，为一条比较平坦的直线。
八心得体会
通过这次课设，使我们对三极管输出特性曲线的产生有了深入的认识和了解，明白了输出特性产生的原理。
课设过程中，从仿真到在面包板上调试，再到焊接成实物遇到了很多困难，使我们明白了不管遇到任何困难都要耐心的一一解决，与此同时也培养了我们的团结合作意识，这很好的锻炼了我们的心理素质。
在解决问题过程中，我们分析了失败的原因，原因一是自己对三极管输出特性曲线的原理认识的还不够，另一个主要原因是自己的基础知识不够牢固，导致许多器件的功能不够清楚认识，重新查阅资料。
所以我认识到了学任何一门课，基础知识必须要学得扎实，才能让自己在以后的学习和工作过程中更顺利。
通过这次课设，我们对设计和制作电路产生了浓厚的兴趣，因为发现问题和解决问题这一过程，也是自我反省的一个过程。
这次课设更让我们学习了在课本上学不到的知识——实践经验，我相信这对我们以后学好电子这门专业是一个很好的铺垫。
九参考文献
数字电子技术基础主编：
电路主编：
电子工艺与课程设计主编：
电子工程系电子技术课程设计成绩评定表
专业：
班级：
学号：
姓名：
课题名称
设计任务与要求
指导教师评语
建议成绩：
指导教师：
课程小组评定
评定成绩：
课程负责人：
年月日
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