电压表课程设计说明书.doc

1.前言： 由于物理学的重大突破，电子技术在20世纪取得了惊人的进步，特别是近四十多年来，微电子技术和其他高技术的飞速发展，致使工业，农业，科技和国防等领域以及人们的社会生活发生了令人瞩目的变革。随着21世纪的到来，世界将进入信息时代，作为其发展基础之一的电子技术必将以更快的速度前进。当今世界上集成电路产品日益更新，层出不穷。人们在掌握基本电子电路的工作原理，主要特性以及电路之间的互联匹配等基本知识之后，通过阅读器件产品手册，就有可能以最少量的集成电路芯片设计出满足技术要求，性能可靠，成本低廉的应用电子电路，乃至构成某种功能完善的电子系统。 半导体器件是现代电子技术的重要组成部分，由于它具有体积小，重量轻，使用寿命长，输入功率小和功率转换效率高等优点而得到广泛的应用。集成电路特别是大规模和超大规模集成电路不断更新换代，致使电子设备在微型化，可靠性和电子系统设计的灵活性等方面有了重大的进步，因而电子技术成为当代高新技术的龙头。 二极管和三极管作为电子技术电路中最基本器件，在电子设计中起着重要的作用，研究各种类型的二极管和三极管对分析电路的功能和构建新电路有着及其重要的意义。半导体二极管按其结构的不同可分为点接触型和面接触型两类。点接触型是由一根很细的金属触丝和一块半导体的表面接触，然后在正方向通过很大的瞬时电流，使触丝和半导体牢固地熔接在一起，三价金属与锗结合构成PN结，并做出相应的电极引线，外加管壳密封而成。由于点接触型和二极管金属丝很细，形成的PN结面积很小，所以极间电容很小，同时，也不能承受高的反向电压和大的电流。这种类型的管子适于做高频检波和脉冲数字电路里的开关元件，也可以用来作小电流整流。 二极管的类型繁多，主要有齐纳二极管，变容二极管，光电二极管，发光二极管和激光二极管等。齐纳二极管又称稳压二极管，是一种特殊工艺制造的面结型硅半导体二极管，这种管子的杂质浓度比较大，空间电荷区内的电荷密度也大，因而该区域很窄，容易形成强电场。当反向电压加到某一定值时，反向电流急增，产生反向击穿，形成反向击穿电压。即稳压管的稳定电压。稳压管的稳压作用在于，电流增量△I很大，只引起很小的电压变化△Vz。稳压管的稳定电压Vz,低的为3V，高的可达300V，它的正向压降约为6V。稳压管在直流稳压电源中获得广泛的应用。 BJT又常称晶体管，它的种类很多。按照频率分，有高频管，低频管；按照功率分，有小，中，大功率管；按照半导体材料分，有硅管，锗管等等。BJT都有三个电极，发射e,基极b和集电极c。BJT的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。为了保证这一个传输过程，一方面要满足内部条件，即要求发射区杂质浓度要远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小；另一方面要满足外部条件，即发射结要正向偏置，集电极要反向偏置。在半导体器手册中，有时画出某些BJT的典型特性曲线，但由于BJT本身特性的分散性，即使是同型号的器件，他们的特性也不完全一致。所以手册中给出的这些特性曲线只能作为使用时的参考。在实际应用中，通常是利用专用的图示仪对输入，输出特性进行显示，获通过实验进行测量。 2．总体方案设 2.1方案论证 方案一：三端稳压直流电源为设计电路中的器件提供了稳定的直流电源，恒流源分别为稳压管提供5mA，为三极管提供10uA的稳定电流。稳压管的稳压值可以直接通过CC7106 A/D转换器构成的电压数字显示电路显示出来。三极管的β值可以先通过I/U转换器，以电压的形式表示出来，再通过数字显示电路测出电压值（即β的值）。当稳压管的电压超过6V，三极管的放大倍数超过200的时候，即可以通过系统报警器报警。 图2.1.1 方案一的方框图 方案二：本设计与方案一不同的是以AT89C51单片机最小系统为核心，用汇编语言编程，用多组放大器组成恒流源采样电路，可靠地实现了对三极管基极和集电极电流的检测，通过ADC118和放大器组成数据采集电路。系统能准确地测量交直流放大系数。单片机对采集到数据进行处理，并用液晶显示各项参数。 图2. 2 .1 方案二的方框图 2.2方案比较和选择 方案一：此方案原理简单，测量精度高，所需要的元器件也相对简单，电路图相对简单容易，对于一般的学生可以容易掌握。 方案二：由于此方案设计涉及的器件比较复杂而且需要汇编语言进行编程这就要求设计者要对单片机有一定的认识和熟悉掌握汇编语言。且电路图比较复杂，这对一般的初学者有一定的难度。 通过对比，可以发现方案一的精度不如方案二的，但考虑到测量一般的稳压管和三极管时，方案一的精度足够了。且方案一比较简单，器件容易找。所以在做设计的时候选择方案一