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简易晶体管图示仪
电子测量与电子电路综合实验报告
电子测量与电子电路综合实验报告
题目: 综合实验三 简易晶体管图示仪
姓 名
学 院 信息与通信工程学院
班 级
学 号
任课教师
2020年11月30日
一、课题名称
综合实验三 简易晶体管图示仪的设计与实现
二、报告摘要
本报告主要阐述了简易晶体管图示仪的设计原理与实现方法,通过阶梯波改变基极电位,以及三角波在集电极扫描得出转移特性曲线,报告中展示了实验仿真电路与实际搭接情况,以及各部分电路测试情况,分析了实验中出现的问题并说明了解决的方法。最后总结了实验收获及心得。
三、关键词
方波;三角波;阶梯波;三极管;三极管输出特性曲线
四、设计任务要求
基本要求: ①设计一个阶梯波发生器,f≥500Hz,Vopp≥3V,阶数N=6。
②设计一个三角波发生器,三角波Vopp≥2V。
③设计保护电路,实现对三极管输出特性的测试。
五、设计思路及总体结构框图
设计思路
晶体管特性图示仪,是一种能对晶体管的特性参数进行测试的仪器。该仪器用可调节的阶梯波和三角波对晶体管进行周期性扫描,并将结果以图示的方式显示在屏幕上。故晶体管特性图示仪的核心部件是三角波产生电路和阶梯波产生电路,本实验将要求设计合适的波形发生器以及配套的调节和保护电路,实现对三极管输出特性曲线的测试。
第一部分:方波产生电路。选择NE555时基振荡器产生方波。此方波将输出给第二、第三部分。
第二部分:三角波产生电路。方波输入到双运算放大器LF353,LF353的运放A作为积分器产生锯齿波,运放B构成反相放大电路,得到幅度、频率符合要求的三角波,输入到三极管的集电极,作为扫描电压。
第三部分:阶梯波产生电路。方波作为时钟信号输入到四位同步二进制计数器74LS169,通过四位二进制输出来计数时钟触发沿。取其低三位输出为多路开关CD4051提供地址。CD4051根据输入的地址对数据进行选择性输出,产生阶梯波。然后把阶梯波输入到三极管的基极,作为基极电位。
第四部分:特性曲线产生电路。将双踪示波器两通道分别接于集电极和发射极,使用X-Y模式就能显示三极管的输出特性曲线。
总体结构框图
图5.1 简易晶体管图示仪的总体结构框图
六、分块电路和总体电路的设计
方波产生电路
(1)元件表格
所用元件
NE555芯片
300pF电容
100nF电容
510kΩ电阻
10kΩ电阻
电源5v
个数
1
1
1
1
1
1
(2)NE555介绍
NE555(Timer?IC)为8脚时基集成电路。引脚图如图6.3。NE555的作用范围很广,一般多应用于多谐振荡器、单稳态触发器、RS触发器。本实验中的方波产生电路就是采用NE555构成多谐振荡器。
图6.1 采用NE555构成的多谐振荡器
(3)仿真电路图
图6.2 方波发生器Multisim设计电路 图6.3 NE555引脚图
(4)元件参数确定
上升沿
下降沿
F =
?想要产生占空比为50%左右的方波,R2要远大于R1,
故设计R2=510kΩ,R1=10kΩ。
(5)仿真输出波形及实测波形
图6.4 方波的仿真波形 图6.5 方波的实测波形
三角波产生电路
(1)元件表格
所用元件
LF353
18k欧姆
12k欧姆
47k欧姆
11k欧姆
100k欧姆
47nF电容
电源
个数
1
2
1
2
1
1
1
+5V、-5V
(2)设计原理
将NE555产生的方波,输入双运算放大器LF353中,利用其第一个运放(运放A)构成积分电路产生三角波,利用第二个运放(运放B)构成反向加法放大电路,产生符合要求的三角波。
图6.6 LF353的引脚图
(3)仿真电路图
图6.7 三角波发生器Multisim仿真电路
在此图中,R7为放大电路反馈电阻,增大R7的阻值可以放大三角波。
但与此同时,阻值不宜过大,因为第一级产生的三角波有直流偏置,如果直接对波形进行放大,不仅三角波幅值被放大,直流偏置也会被放大。在超过比较电压的时候,会削波。这时应适当减小反馈电阻阻值,或者增大比较电压(如图中的VDD、VEE),使输出正确的三角波。
图6.8 削顶的三角波的仿真波形
(4)仿真输出波形及实测波形
图6.9 正确的三角波的仿真波形 图6.10 三角波的实测波形
阶梯波发生电路
(1)元件表格
所用元件
CD4051
74LS169
1kΩ
电源
个数
1
1
6
5V、-5V
(2)设计原理
用NE555时基振荡器产生的方波,作为四位同步二进制计数器74LS169的时钟信号,可以通过四位二进制输出来计时钟
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