复旦大学电子学实验四晶体管输出特性曲线测试电路.docVIP

实 实验者 王舒悦 实验原理： 1.电路原理图：如右。 实验目标波形参数的意义： 晶体管输出特性曲线以基极电流Ib为参变量，反映集电极电流Ic与集电极和发射级之间电压Vce的关系曲线，其中每条曲线表示Ib不变时Ic与Vce之间的变化关系，在示波器上Y轴表示Ic，X轴表示Vce。若要显示一簇不同Ib时的曲线，基极电流可以是按照某一固定常数逐级增加的阶梯波；集电极电压可以使从零变化到某一电压又回到零值的波形。比如正弦波全波整流后的波形是从零值开始的锯齿波。由于要达到一定的电流及电压，故采用市电全波整流后的信号产生Vce。 3.关于比较器的知识： 本实验中各个板块的电路大多是根据比较器的原理设计的。比较器分四类： 零电平比较器(过 零比较器)：放大器接成开环形式，信号从输入端输入。考虑到理想运放的电压增益为∞，当输入信号为负时输出电压为正极限值；当输入信号为正时输出电压为-负极限值。对实际放大器而言由于增益并非无限大，输入失调电压不一定为0，故传输特性存在线性区。为了使输出电压有确定的数值并改善大信号时的传输特性，经常在比较器的输出端接上限幅器。 b.任意电平比较器，有差动型和求和型两类：电平电压比较器结构简单，灵敏度高，但它的抗干扰能力差。也就是说，如果输入信号因干扰在阈值附近 变化时，输出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变，可能使输出状态产生误动作。 c.滞回电压比较器（又称施密特触发器）：这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时，它 有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回”曲线的形状。 d.窗口电压比较器 R1、R2、R3、R4取值决定矩形波的振荡周期T=（R1+R2）·C1·ln（1+2R3/R4）R1、R2的取值决定矩形波的占空比占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率 ·R5、C2构成微分电路，其取值与尖脉冲的高度和宽度有关也会影响后面阶梯波的形状，R6、C3取值与阶梯波台阶大小有关。C2、R5越小，脉冲越窄，每次充电电量越小R6越大，充电电流越小，每次充电电量越小C3越大，每次跳变电压越小 ·D3、D7主要考虑锯齿波、阶梯波从零值附近开始而设置的补偿电压，R11、R12是二极管限流电阻。 R9、R10的取值决定锯齿波上升和下降的快慢。 R13的取值应使被测三极管工作在放大区。 各电阻、电容的值的确定可以先定电容的序列值，再依据相关公式计算电阻的值。 注意示波器的接地端接机壳，直流电源的公共端不与示波器的接地端相连，避免被测三极管C、E短路。 三、基本实验内容： 1、矩形波的f≥500Hz，占空比为5%。 2、阶梯波的级数能从4-10变化，ΔV为1V。 3、锯齿波（0-7V）、阶梯波从附近开始。 4、各级输出波形符合要求后接入被测三极 管，观察输出特性曲线。 分别用示波器和特性曲线仪测量，记录 比较。 电路三：锯齿波的输出，图见上右。 上述两个电路的元件取值如下： C2=C3=10nF, C4=22nF, R5=33kΩ，R6=250Ω,R7=R8=1kΩ, R9=590KΩ R10=24.3kΩ, R11=1kΩ,R12=1kΩ 实验中遇到的问题以及解决 本次实验遇到的问题主要有三个： 在排布阶梯波电路的时候，一开始无法出现理想的阶梯状的波形，而是由两条平行的半圆组成包络线的齿状“阶梯”，且每级“阶梯”的“台阶”与水平的夹角随着级数的上升而成正比地增加，至一个周期之后又重新开始这一分布规律。当时我按了AUTOSET，屏幕上出现的是一些干扰很大的正弦波集，然后再放大倍率观看，便又出现了上文叙述的情况。由于眼前的波形，虽然非常怪异，然而在周期性和“台阶”性上的确符合理想的阶梯波的特点，因此我便认为问题应该处在设计电路的元件值的选取上。这一点猜测在第一次向徐老师提问后得到了确认：“你的R5值取的量级太低了，至少要千欧级或者以上呵！”然而在公式 的约束下不断增大R5和R6的值，所显现的波形的“台阶”性离预期越来越远。期间断了2次三极管，故我怀疑是否是接触不良的缘故，于是重心排布的了线路，同时将三极管与其他元件的连线用导线连接以便让三极管的管脚能以相互之间更加接近的模式接触电板。波形还是不理想。绝望之下，徐老师来了：“你的示波器是什么耦合方式？”调成直流模式之后，情况大变，理想波形陡现！在这个问题的发现和解决的过程，我认识到，经过计算或者推测得到的解决方式所针对的问题症结只是一种对于较大概率的问题的选取；决不能放弃对于任何会引发问题的因素的考量。 第二个问题发生在锯齿波电路段。本问题的发现源于发现波形为三根各自正确但是抖动厉害的波形的叠加，疑为干扰所致。又测量了方波的输出，波形甚为完美，没有干扰的痕迹。于是推断如有干扰也应该是锯齿波电路内部故障所致。干扰的来源无外乎 干扰源 传播路径 敏