青岛大学自动化课程设计报告Word格式文档下载.doc

1、 1、对被测NPN型三极管值分三档； 2、值的范围分别为80120及120160，160200对应的分档编号分别 是1、2、3；待测三极管为空或小于80时时显示0，超过200显示4； 3、用数码管显示值的档次； 4、用数码管显示值的数值（发挥部分）； 5、响应时间不超过2秒，显示器显示读数清晰（发挥部分）。二、方案的比较与论证根据题目要求，本测试仪由以下几大模块构成：信号发生模块、信号采集模块、信号转换模块、计数显示模块。三极管值测试仪框图如图1-1所示： 信号采集 信号转换 计数显示 信号发生 图1-1 系统框图2.1 信号发生模块方案一：利用被测三极管构成放大电路， Q2是被测三极管，其基

2、极电流可由R1、L1限定 ，把三极管值转换为电压输出： VR2*IB* R2。电路图如图1-2所示。 图1-2放大电路方案二：利用三极管构成微电流源，产生恒定的电流，然后经过三极管放大产生电流。方案一电路简单，但是IB的精度难以调整。方案二构成了电流源，干扰较小，所以我们采用方案二。2.2 信号采集模块利用运放LM324将三极管产生的放大电流采集出来，产生相应的高低电平。2.3 信号转换模块（发挥部分）采用压控振荡电路，利用积分电路和滞回比较电路，将电压转换成相应的频率。采用线性压控。利用电流源和555定时器，先用电流源产生可变换的电流，然后将电流源产生的电流送入555定时器，利用电容的充放电

3、，产生相应频率的压控。经比较，因为压控振荡产生的信号带负载能力弱，并且容易被计数器漏计，所以我们采用方案二带负载能力强的线性压控电路。2.4 计数显示模块直接利用计数器计数然后通过编码译码电路输出相应的数值。在计数器后面加一个锁存器，将数据锁住，然后送入译码器译码显示。因为题目要求响应时间不超过2秒，显示读数清晰，方案一电路简单，并且能很好的达到题目要求，所以我们选择方案一。三、 理论分析及计算3.1信号发生模块 微电流源电路图如下图3-1所示 图3-1 微电流源由公式 （1）而 （2）首先选择输出电流Ic=30A，电流Ir=1mA，计算可得R=4.3K，Re=3.1K,可选择R=3.3K，R

4、e=3.3K，此时Ir=1.30mA，用试根法可解得Ic=31A。3.2 信号采集模块利用待测NPN三极管构成放大电路，将三极管值转换成可以直接测量的集电极电压，为比较电路提供采样电压。电路图如图3-2所示， 图3-2 电压比较模块此电路将三极管值转换为不同的高低电平组合。如果用0表示低电平，用1表示高电平，则04个档位，LM324四个输出分别为0000,0001,0011,0111,1111.3.3信号转换模块利用555构成流控振荡电路，起到了电压频率转换的作用，电路图如图3-3-1所示。由于74LS90接成上升沿到来时对数据进行锁存，所以相当于是在基准信号的低电平时的计数有效，从555输出

5、波形图可见，低电平持续时间 =RBCln2， 故RA的选择对该电路没有影响。项目要求响应时间小于2s，在此，选择计数时间 = RBCln2=100ms选择电容C=1F，计算可得RB=145K，因此选择RB=150K的电阻，此时计数时间t计=104ms。 图3-3-1流控振荡电路 利用555构成单稳态触发器（如图3-3-2所示），产生一个高电平跳跃，经过一个与门送到计数器就可以在高电平期间统计出流控振荡电路的高电平个数，从而可以将频率转换成高电平的个数，最终在数码管上显示出来。 图3-3-2 单稳态触发器 对于单稳态触发电路，输出脉冲的宽度等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R

6、和电容C的大小。 ；在这里取电阻500, 电容0.1uF。3.4 译码显示部分该电路译码器选用4片CD4511，直接驱动4个共阴极数码管。CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器。CD4511引脚图及各引脚功能如下图3-4-1所示：a、b、c、d、e、f、g为译码输出端，输出为高电平1有效。 图3-4-1 CD4511管脚图 图3-4-2共阴数码管管脚图共阴极 LED （数码管）显示器管脚图如图2-13。 接入电路时应串联限流电阻，以增加数码管寿命。译码显示电路如图3-4-3所示： 图3-4-3译码显示电路另外介绍一下计数锁存电路，用74LS90接成

7、十进制计数器。74LS90为中规模TTL集成计数器，可实现二分频、五分频和十分频等功能，最高计数频率为40MHz，它由一个二进制计数器和一个五进制计数器构成。其引脚排列图3-4-4和功能表图3-4-5所示： 图3-4-4 74ls90管脚图 图3-4-5 74LS90功能表 计数部分电路图如图3-4-6所示：四、 测试方法与结果4.1 测试方法在面包板上安装元件，布线要力求合理美观，布完线后检查是否有疏漏及错误，无误后接入5V电源及地，调整滑动变阻器的阻值，改变电路变量参数，使电路达到所要求的性能。更换不同值的三极管（先用万用表测量），测试调整。4.2 测试仪器及元件直流稳压电源 1台，万用表

8、 1台，数字示波器 1台，秒表 1台，各种值的三极管若干；4.3 测试结果基础部分的测试结果如表4-3-1所示表4-3-1三极管值5981115180217数码管显示1234发挥部分的测试结果如表4-3-2所示表4-3-25683118175221误差5.0%2.5%2.6%2.8%1.8%4.4 结果分析 由测试结果可以看出，基础部分能很好的区分各种值范围的三极管，并能准确的在数码管上显示。从发挥部分的显示结果看出，测试结果的误差均在5%之内，精度达到了要求。因为我们可以手动调节数码管的显示结果，所以产生误差的原因有两个。一是手动调节不能很好的掌控调节的精度，二是用万用表测试的结果有跳动。减小误差的方法，用万用表多次测量值，求平均值。五、 心得体会课程设计过程中我还深深体会到合作和思考的重要性在开始接线的过程中自己的错误通常自己比较难检查出来，这时候就需要伙伴的帮助。在遇到问题的时候两个人可以商量着解决，就多一分成功的可能，有时候两个人解决不了的时候还得求助其他同学的帮助。总之，这次的实验是很有意义的，能把所学的知识运用到实际中，并对所学的模电数电知识有了更新更深的理解。六、 参考文献 1.“模拟电子技术基础”清华大学 童诗白主编 2.“数字电子技术基础”清华大学 阎石主编 3.“电子技术基础” 康华光主编 4.“现代电子线路和技术实验简明教程 孙肖子主编七、 附录最终作品图