电子技术设计简易数字三极管β值的显示仪解决方案.doc

河南机电高等专科学校 电子技术课程设计报告 设计课题： 简易数字三极管β值的显示仪 简易数字三极管值的显示仪 一、设计任务与要求： 1、能够对NPN和PNP三极管进行值测量。 2、被测三极管值范围：50—300。 3. 测试误差10%； 4. β值至少用三位数码管显示； 5. 电源采用±5V供电。 二、方案的设计与论证： 该系统以三位半LED显示A/D转换芯片ICL7107作为数据处理芯片，将前端采集到的电压值进行处理，利用数码管来实时显示被测三极管放大倍数β，实现了三级管放大倍数的测量及其显示。 电源部分： 方案一：使用220V电压，再经过降压整流、滤波、稳压得到5V电压。 方案二：直接使用实验室提供的多路直流稳压电源提供5V左右的电压。 方案比较与选择：方案一需要很多步骤才能得到5V电压，既影响显示仪美观、又增加了成本。方案二成本低廉又能很好的满足系统的要求，且电路比方案一要简单。因此，选择方案二。 2、数据处理部分： 方案一：使用一个STC89C52系列单片机来处理数据，不过必须要先将电压进行放大，还要经过模数转换芯片ADC0804转换为数字信号，输送给单片机进行处理，再显示。 方案二：使用A/D转换芯片ICL7107进行数据处理，再由3位LED显示。 方案比较与选择：方案二只需ICL7107和少量的外围电路就可以实现系统设计的要求。而方案一则需要单片机、模数转换两个芯片，并且还需要一些运放和编程，成本高，电路繁琐复杂。因此，选择方案二。 3、恒流源部分： 方案一：使用专用的恒流源给被测三极管的基极提供稳定的电流，再利用三极管的发射极（集电极）电阻压降来进行采集被测三极管信号。 方案二：NPN测试电路使用一对性能完全相同的PNP型三极管和两个电阻组成一个恒流源，PNP测试电路使用一对性能完全相同的NPN型三极管和两个电阻组成一个恒流源，产生几十微安恒定的电流作为PNP三极管的基极电流。用一个开关选择其中的一个通路。 方案比较与选择：方案一得恒流源提供的电流很稳定，但成本很高。方案二中只需使用一些便宜的三极管和电阻便可以构建恒流源电路，电路不复杂，成本也很低。因此，选择方案二。 4、显示部分： 方案一：使用LCD来进行显示。 方案二：使用数码管进行显示。 方案比较与选择：由于被测量仪只需要显示一些简单的数字既可，不需要LCD来进行显示。方案二中数码管操作简单、成本低。ICL7107外接数码管是共阳的。因此，选择共阳数码管。 5、总体设计框图： 图1：总体设计框图 单元电路设计与参数计算： 1、各单元模块功能介绍及电路设计： （1）电源模块：电源模块主要是为整个显示仪系统供电，我们有实验室的直流稳压电源提供的5V电压，再并联两个电容（虑高频、稳低频）便可以为整个系统。 图2：电源模块 （2）恒流源模块：恒流源电路分为NPN型恒流源和PNP型恒流源，分别提供测NPN型的三极管和PNP型的三极管参数的稳恒电流|IB|。 PNP测试：恒流源用两只型号完全相同的NPN三极管和电阻R1、R2构成，最终检测三极管Q3集电极的电压值的变化。与NPN检测电路不同的地方是：NPN电路检测的是三极管发射极的电压值，即电位器R33上的电压；而PNP检测电路上检测的是三极管集电极上的电压值，即电位器R34上的电压，调试时将它们调到一个比较合适的值，可以最大程度的减小系统误差，测PNP时的电路图如图3所示。 图图该部分使用一个二选一开关作为NPN检测电路和PNP检测电路的电压选择。如图5所示：当开关拨到PNP时，采集PNP电路上的电压；当开关拨到NPN时，采集NPN电路上的电压，采集的电压通过电位器H2有何在芯片的信号 输入端（31脚）。 （4）信号处理模块：该模块使用三位半LED显示A/D转换芯片ICL7107及其若干外围电路构成主处理电路，电路如下：电位器R19滑动端和电阻R18采集到的电压值分别输入到ICL7107的IN+端和IN-端，ICL7107对其进行处理。其中：R1和C1接到7107的38、39、40管脚，构成了一个多谐振荡器，为芯片提供定时脉冲；电位器R3和R4接到芯片的36管脚，为芯片提供一个基准电压；电容C2接到芯片的33、34管脚，不能使用瓷片电容；C4、C5、R6接到芯片的27、28、29管脚，是芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容；26管脚接-5V的电压；30、32、35管脚接