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1引言

1。1论文研究背景及意义

现今社会测试成本不断增加,测试系统也越来越复杂、测试人员环境的改变、智能设备

的兴起，导致原来方便的PC机犹如传统仪器一样笨重，不方便即时的测量特性参数。我们

本次设计的基于Android的晶体管特性曲线设计虽然没有达到工业化的稳定级别,但是经过

测试，其稳定性已经接近市场上传统的晶体管测试仪的准确度。其小巧方便的外形和Andro

id平台丰富的界面显示。使得本设计的未来发展趋势很好,符合TI提出的仪器趋于虚拟化

的要求,符合现在的发展趋势。

1。2晶体管图示仪发展简史及趋势

晶体管图示仪是科研人员和技术人员为了了解三极管的特性参数所开发的显示仪器。它

能显示三极管的输出和输入特性曲线，帮助科研人员和技术人员了解三极管的特性,在应用

中找到最合适的三极管.传统的晶体管图示仪是由物理器件搭建而成,通过用户手动改变基

极电流和集电极扫描电压范围来测试三极管的特性参数，然后在荧光屏幕上显示。如图1-1

所示即为传统的晶体管图示仪器.

图1—1传统的晶体管测试仪

传统的晶体管图示仪体积庞大,按钮繁多。使用起来非常不方便，后来TI提出了虚拟仪

器的概念，通过现在精准的AD采集模块和软件的物理量回归，把回归后的数据在事先编写

好的程序上显示。替代原先的物理仪器，大大的降低了传统仪器所占用的空间和仪器的使用

难度。随着虚拟仪器的普遍性，传统仪器所暴露出来的缺点越来越多。现在本设计就是基于

Andr—oid平台而开发的虚拟仪器，用于测量晶体管特性参数.以后的趋势会越来越趋于智

能设备，精确的AD采集和优质的画面显示。会使得科研人员和技术人员更加好的使用晶体

管,更优化的开发产品。

1。3Android智能设备在测量上的应用

在近几年,研究生和公司的研究方向有一部分是朝着Android智能设备测量的方向走。

科研讨论会上，演示人员通过两个夹子夹在双手中指上，再通过身边的Android系统的智能

手机，显示了演示人员实时的心跳图。其原理是通过传感器采集身体上微弱的心电信号,通

过隔离和放大后经过蓝牙传送给手机平台。手机经过后台的运算，把运算后的结果显示在手

机界面上.这样就实现了一个Android智能设备上的测量应用。我们的三极管特性曲线测量

也采用了这种方法.

1.4论文内容概要

1。4.1论文的主要研究内容

本论文主要研究内容分为硬件电路、软件系统和显示系统搭建三个方面。具体研究内容

如下：

1)晶体管测量电路的搭建。

2)晶体管集电极电流的采集电路搭建。

3）数据的通信方式。

4)如何在Android平台显示。

5）采集数据的精确性。

2晶体管图示仪系统方案

2.1系统结构

本设计整体结构包括硬件系统、下位机软件系统、上位机软件系统和Andr-oid手持设备.

这四个结构组成了本设计的晶体管图示仪。图2—1描述了整个系统结构的原理.细致结构分

为电源模块、控制面板、基级阶梯波电流发生器、集电极扫描电压发生器、测量电路及蓝牙

通讯模块等模块构成。

图2—1晶体管特性曲线测量系统总框图

2.2晶体管图示仪系统方案

2。1晶体管图示仪测量原理

晶体管共发射极输出特性曲线是描述基极电流IB为特定常量时，集电极电流IC与集电

极和发射极之间的电压UCE之间的函数关系，即

对于每一个确定的IB，都有一条确定的曲线与之对应，因此当IB改变时，相应的曲线

亦随之变化，进而输出特性是一族曲线。

2.3系统硬件组成

本设计硬件系统主要通过Cortex-M0+主控芯片控制,通过Cortex-M0+主控芯片产生集

电极扫描电压和基极阶梯波电流。具体原理参见第三章系统硬件设计和第四章系统软件设

计。本设计硬件系统主要难点在于集电极扫描电压和基极阶梯波电流的产生，在设计的时候

为了能达到晶体管图示仪的要求，加强了调理电路使得电压的稳定性得到提高,输出的集电

极电流比较稳定。采集电路方面，运用了Cortex—M0+主控芯片自带的A/D模块，其精度达

到16位采样精度。采集到的集电极电流精度非常高，滤波后显示出来的曲线干扰很低，线

条很平滑。符合晶体管图示仪的基本要求.

曲线的显示采用Android平台