数字电子课程设计三极管参数电路Word格式.docx

1、五、心得体会（13）参考文献三极管参数测试仪电路设计本系统电路是利用C51，辅以必要的外围电路，并进行模块化设计而成的三极管参数测试仪。它具有功能稳定，精确度高，传输数据快的特点。本系统电路实现了本次课程设计的基本要求，而且我认为它的设计很具有一定的创造性。1一、 方案比较、设计与论证针对题目要求，经过分析，我认为主要由四个大的模块来实现系统设计（如图一所示）： 控制模块； 模拟处理模块； 数字处理模块； 显示模块1. 控制部分方案论证【方案一】采用高性能的专用单片机芯片实现系统，可以很好的解决同时采样和控制显示的功能，且由于该芯片本身带有D/A和A/D转换，不用另外设计，但是专用芯片的通用性

2、差，使用起来比较麻烦，且市场价格高，购买时不方便。【方案二】针对题设要求，我也可以采用C51两片通用芯片来实现系统设计，一片用来实现控制显示、数据运算等功能；另一片用来产生扫描电压信号和调控恒流源。该方案克服了专用芯片通用性差的缺点，学习起来容易熟悉掌握，而且市场价格低，购买、使用方便。可见，两个方案都可以较好的实现系统功能，但考虑到专用芯片通用差，市场价格高的缺点，所以在此，我采用第二种方案。 2模拟部分方案论证 模拟处理部分，主要在于恒流源IB的设计，它是该系统设计的重点之一。在整个系统的工作过程中，都需要提供一个相对恒定的基极电流IB ，因为IB 的精确程度直接影响到测量参数的精确与否，

3、决定了测试电路设计的成败。【方案一】采用专用恒流源，它的性能稳定，简化了电路设计。但是市场购买的恒流源所能提供的恒流值一般是固定的，不能根据需要进行调节，市场价格也不低，使用不便。2【方案二】自己制作可调恒流源，这样可以根据设计需要提供多种恒流IB值，且成低，易于实现。由于专用恒流源的数值不能调节，价格贵、使用不便，而自制恒流源更符合设计要求，所以我选择了方案二。3.数字部分方案论证该模块主要包括模数转化电路，数模转化电路，产生扫描电压电路。其中用C51扫描电压的产生电路是重点之一，其波形的选择至关重要。【方案一】用锯齿波作扫描电压，因为锯齿波是线性渐变的，其线性和周期性效果好；【方案二】用三

4、角波作扫描电压，但是由于它的变化是从小到大再到小，这样显示输出特征曲线的效果如图二所示，效果有所影响；【方案三】用其他线性的波形作扫描电压也可实现，但涉及的电路较繁杂；比较三种方案，我选择方案一。（图二）4.显示部分方案论证基本部分的测试数据显示，我采用液晶显示，这样可以清晰明了。而发挥部分的输入、输出特性曲线的显示，有两种方案：【方案一】液晶显示有着轻便的优点，但是液晶显示器的效果好坏依赖与液晶的点阵密度，同时当数据采样时，就需要采集足够的样本点，增加了存储容量，实现起来比较麻烦。【方案二】采用100MHZ的模拟示波器来显示三极管共射极接法的输入和输出特性曲线，显示的效果非常好，清晰明了。由

5、此，我选择了方案二。3综上所述，我的总体方案是：控制部分采用通用的C51芯片，模拟部分采取自己制作恒流源，数字部分的扫描波形采用锯齿波。特性曲线显示部分我们采用示波器显示。二、 理论分析与计算 2.1、共发射极直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC / IB VCE=const在放大区基本不变。在共发射极输出特性曲线上，通过垂直于X轴的直线（VCE=const）来求取IC/IB ，如图三所示。在IC较小时和IC较大时，会有所减小，这一关系见图四。2.2、反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEO，集电极基极间反向饱和电流ICBO，ICBO的下标CB代表集电极和基极，O是Open的

6、字头，代表第三个电极E开路。它相当于集电结的反向饱和电流。ICEO和ICBO有如下关系：ICEO=（1+）ICBO相当基极开路时，集电极和发射极间的反向饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。如图五所示。42.3、共发射极交流电流放大系数 =IC/IBVCE=const在放大区 值基本不变，可在共射接法输出特性曲线上，通过垂直于X 轴的直线求取IC/IB。具体方法如图六所示。（图六）2.4、V（BR）CEO（如图七）基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。对于V （BR）CER表示BE间接有电阻，V（BR）CES表示BE间是短路的。V（BR）CBO（如图八）发射极开路时的集

7、电结击穿电压。下标BR代表击穿之意，是Breakdown的字头， CB代表集电极和基极，O代表第三个电极E开路。V（BR） EBO集电极开路时发射结的击穿电压。几个击穿电压在大小上有如下关系： V（BR）CBOV（BR）CESV（BR）CERV（BR）CEOV（BR） EBO（图七） （图八）2.5、考虑到误差要求，根据的公式：5=IC/IB ，而IE=IC+IB ，所以IE/IB=+1，我们取UE电压量为IC的相应量（如图九），送示波器的Y信道。而要求的测量误差的绝对值小于5N/100+1，其中N是直流放大倍数的显示数值。可见，要求的误差绝对值就是相应于小于5%。（图九）三、 电路图及有关设

8、计文件3.1、 系统原理框图整个系统由控制模块、模拟处理模块、数字处理模块和显示模块四个模块组成，各个模块又由几个相应的功能模块电路构成（如图十所示）。6由AT89C2051芯片（2）编程产生数字信号，经D/A转换后分别变产生锯齿波信号和恒流调控信号。锯齿波信号经过锯齿波放大电路进行放大，恒流调控信号对恒流电源产生电路进行调控，产生各种所需的恒流电源值。AT89C2051芯片（1）通过键盘输入信号调控选择对几种参数进行测量。选定要测的参数由测量电路完成，并通过A/D转换成数字信号送芯片（1）处理，处理完后，液晶进行显示测定的参数值。通过输入、输出特性曲线电路，在恒流源和扫描的锯齿波电压下，可以

9、把信号送示波器显示。显示输入曲线时，X信道为VBE信号，Y信道为IB信号，显示输出特性曲线时X信道的信号为VCC，Y信道的信号为定值IB下相应的IC等效电压信号。这样在示波器上显示的就是以VCC为横坐标，相应的IC等效电压信号为纵坐标的特性曲线图。这样便可在示波器上显示出输入、输出特性曲线。3.2、 系统电路图详细分析及其实现3.2.1、系统总体电路电路设计时所用的单片机AT89C2051的管脚排列如图十一所示：7系统的整体电路如图十二所示：3.2.2、恒流电源电路恒流源电路分为NPN型恒流源和PNP型恒流源，分别提供测NPN极型的三极管和PNP极型的三极管参数的稳恒电流|IB|，其中测NPN

10、时的电路图如图十三所示：8测PNP时的恒流源电路如图十四所示：3.2.3、测反响击穿电压电路（如图十五）：3.3.4、模数、数模电路93.2.4、采样、放大电压电路（如图十六）：四、 测试仪器与方法4.1、 测试仪器在测试过程中，需要用到的仪器主要有：100MHZ的模拟示波器、数字万用表、EDA系统开发工具、仿真器和PC机等。4.2、 测试过程及方法（1）、控制模块测试控制模块的调试就是下载编译好的程序，运行测试，看所得结果是否为要控制结果。若不是所要结果，则分析、查找原因，修改相关电路与程序，完成调试。（2）、模拟处理模块测试模拟模块需要调制的主要是恒流源的调试，其方法是：仿真器中仿真调试；

11、当改变负载时，测试电流是否改变。若变化很大，则说明自行设计恒流源的方法可以实现。仿真调试通过后，再进行硬件调试。搭硬件恒流源电路进行调试时，改变负载的电阻值，然后用数字万用表在电路中测试电流，看是否有变化，若没有，则调试通过。（3）、数字处理模块测试数字处理模块涉及D/A，A/D的调试。10在调试D/A时，用单片机芯片编程产生周期数字信号，由于芯片是8位的，所以产生0-255个数，把D/A的输出端接入示波器，看示波器的波形是否符合预定要求。符合，则调试通过。调试A/D时，输入模拟数据，看是否为模数转化后的数据。不是，则分析、调整电路和程序；若是，则通过调试。（4）、显示模块测试对于显示模块的调

12、试，就液晶显示而言，具体的是下载液晶显示程序，看是否能正常显示。对于示波器，显示输入曲线时，X信道为VBE信号，Y信道为IB的相应电压信号，显示输出特性曲线时X信道的信号为VCC，Y信道的信号为定值IB下相应的IC等效电压信号。再把几个半导体三极管插入电路中进行测试，并纪录下相关数值，调节整机，使其到达最佳状态。五、心得与体会 为期一周的课程设计终于结束了，一刚开始， 同学们都觉得忐忑不安。因为我们以前没有做过电子课程设计，不知道怎么去做。然尔再做过之后，觉得真的是很好玩。觉得真是没有虚度这一周的时间。虽然这一次时间比较紧张。但经过认真学习，真的积累了经验和知识。感觉电子设计真的是很有趣。这一

13、次最重要的收获就是激发了自己对设计的兴趣。我认为课程设计，其实是对课本知识的一次实践，是对我们所学知识的一次检验和应用。通过这次实检活动，我明白了学以致用的道理，书本与实际的差别。在这次课程设计实习中，学会了一些基本的画图技能，能够设计较为简单的一些电路。这次课程设计主要是对以前电子技术理论课程的应用。在这次课程设计过程中，结合实际的应用来理解以前学了而没有学会的知识，这给我对理论课的学习提供了很大的帮助。也使我意识到理论和实际相结合的重要性。在这次数字电子设计中，谢谢给我辅导和帮助的老师和同学，我能取得这次设计的完成离不开你们的帮助，非常感谢！参考文献：（1）清华大学电子学教研组编，杨素行主编.模拟电子技术基础简明教程.第二版.北京:高等教育出版社,1998（2）李清泉、黄昌宁编着.集成运算放大器原理与应用.北京:科学出版社,1980（3）余锡存、曹国华编着.单片机原理及接口技术.西安：电子科技大学出版社，2000（4）王振红编.数字电路设计与应用实践教程.北京：机械工业出版社，200312