模电简易晶体管图示仪实验报告.docx

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模电简易晶体管图示仪实验报告

电子测量与电子电路综合实验实验报告

课题名称：

简易晶体管图示仪

专业：

电子信息科学与技术

班级：

2013211202

学号：

姓名：

班内序号:

指导老师:

报告摘要

1）实验目的

2）实验要求

3）背景知识及实验设计

4）分块设计及各元件管脚图

5）实验步骤

6）实验结果分析

7）实验总结

2.实验目的

1）通过实验进一步掌握集成运放的使用方法。

2）进一步提高工程设计和实践动手能力。

3.实验要求

1.基本要求：

⑴设计一个阶梯波发生器，f>500Hz,?

?

?

?

?

?

夢3?

?

阶数N=6;

⑵设计一个三角波发生器，三角波?

?

?

?

?

?

>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？

?

可以表示？

?

?

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

1个

1个

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

:

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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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

电源

个数

1个

2个

1个

1个

1个

1个

1个

+5.—5

2）LF353管脚图

3）仿真电路图

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

电源

个数

1个

1个

5个

5v

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

CC

DC允许P匚GND匚

功能表（168）

输入

输岀

工作

X*

U/D

CLK

允许

QA

QB

QC

QD

s

p

■TT—

T

""h"

Ph

U

L

L

加计数

H

l

L

L

减计数

L

1X

X

X

DA

DB

DC

DD

数据社位

X

H

Xi

X

L

H

L

t

H

IT

X

L

X

X

L

L

L

L

fL

L

功能表（169）

输入

”输出

工作

Xft

U/D

CLK

允许

QA

QB

QC

QD

p

T

H

n

[L

L

加计数

H

L

V

L

L

减计数

L

X

x

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DA

DB

DC

DD

数摞還位

X

H

X

X

L

H

H

H

H

V

X

L

X

X

L

L

L

L

L

L

』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

1）设计原理：

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

个数

1个

1个

1个

1个

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