半导体三极管β值测量仪设计
半导体三极管β值测量仪
目录目录 (2)第一部分系统设计 (3)1.1设计题目及要求 (3)1.2设计思路分析 (3)1.2.1设计思路 (3)1.2.2设计方案 (4)1.2.3方案论证与比较 (6)第二部分单元电路设计 (7)2.1被测三极管电路工作原理和功能说明 (7)2.2 β-v转换电路工作原理和功能说明 (9)2.3 LM331电路工作原理和功能说明 (9)2.4 555单稳态电路工作原理和功能说明 (12)2.5 计数、译码、显示电路及其原理和功能说明 (13)第三部分整机电路图 (15)3.1 整机电路图 (15)3.2 元件清单 (15)第四部分性能调试 (16)4.1 电路调试 (16)4.1.1 调试使用的仪器 (16)4.1.2 指标测试步骤及测量数据 (16)4.1.3故障分析及处理 (17)4.2 电路实现的功能和系统使用说明 (19)第五部分课程设计总结 (19)附件一整机电路图 (22)附件二 IC资料 (23)第一部分系统设计1.1设计题目及要求设计题目：半导体三极管β值测量仪设计任务：设计一个可测量NPN型硅三极管的β值的显示测量电路（β<200）任务要求：1用三个数码管显示β的大小，分别显示个位、十位和百位。
显示范围为0-199。
2响应时间不超过2秒,显示器显示读数清晰，注意避免出现“叠加现象”。
3电源采用5V或±5V供电。
1.2设计思路分析1.2.1设计思路将变化的β值转化为与之成正比变化的电压或电流量，再将得到的电压或者电流量转换为频率，然后计数、译码显示。
上述转换过程可由以下方案实现：根据三极管电流I C=βI B的关系，当I B为固定值时，I C反映了β的变化，电阻RC上的电压V RC又反映了IC的变化，这样，被测三极管就可以通过β-V转换电路把三极管的β值转换成对应的电压，然后再通过压控振荡器把电压转换成频率，若计数时间及电路参数选择合适，在计数时间内通过的脉冲个数即为被测三极管的β值。
三极管β值测量
电路与电子技术课程设计三极管β值数显式测量电路设计学院：专业：班级：姓名：学号：指导老师：二〇一一年五月十八日目录前言 (2)1设计任务及要求 (2)1.1基本功能实现 (2)1.2扩展功能与创新 (2)1.3添加部分 (3)2方案设计与论证 (3)2.1测量方案的选择 (3)2.2芯片的选择 (3)2.3显示器件的选择 (4)2.4B I 数值的固定 (4)2.5判断管型、及好坏电路的选择 (4)3主要电路原理及相关分析计算 (6)3.1显示及主芯片电路 (6)3.2测量部分电路 (7)3.3判断管型、及好坏部分电路 (7)4总体框图 (8)5测试方法与数据 (9)5.1测试仪器 (9)5.2测试结果 (9)6误差分析 (9)[参 考 文 献] ........................................................................................... 错误!未定义书签。
三极管β值数显式测量电路设计前言：三极管系数是电子电路设计中的一组基本参数，对其测量方法有很多种，测试仪器也有很多种。
然而就目前通用的测量仪器，存在读数不直观和误差大等缺点。
操作者首先需要区分三极管是NPN 型还是PNP 型，然后判断它管脚的基极，集电极和发射极，再开始测量，操作起来比较繁琐。
本课题要求制作的三极管β值数显式测量电路用数码管和发光二极管显示出被测三极管的β值，读数直观，误差较小。
1设计任务及要求1.1基本功能实现1．可测量NPN 硅三极管的直流电流放大系数β值（设β<200）。
测试条件如下： 1)B I =10μA ，允许误差为2%±。
2)CE 14V V 16V ≤≤，且对不同β值的三极管，CE V 的值基本不变。
2.该测量电路制作好后，在测试过程中不需要进行手动调节，便可自动满足上述测试条件。
3.用3只LED 数码管组成数字显示器。
半导体三极管β值测量仪
课程设计名称：电子技术课程设计
题目：半导体三极管β值测量仪
专业：
班级：
姓名：
学号：
课程设计成绩评定表
课程设计任务书
一、设计题目
半导体三极管β值测量仪
二、设计任务
1.对被测NPN型三极管值分三档，80－120,120－160,160－-200三档，
并分别编号为1、2、3；
2.用四个发光二极管显示编号，处于待测时全部灭，超过200显示四个
全部亮。
三、设计计划
电子技术课程设计共1周。
第1天：选题，查资料；
第2天：方案分析比较，确定设计方案；
第3～4天：电路原理设计与电路仿真；
第5天：编写整理设计说明书。
四、设计要求
1. 画出整体电路图。
2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。
3. 写出设计说明书。
指导教师：回立川
时间：2012年6月12日。
半导体三极管β值测量仪课程设计
目录第一部分设计任务设计题目及要求 (4)备选方案设计与比较 (4)1.2.1 方案一 (4)1.2.2 方案二 (5)1.2.4 各方案分析比较 (5)第二部分设计方案总体设计方案说明 (8)模块结构与方框图 (8)第三部分电路设计与器件选择转换电路 (9)3.1.1 模块电路及参数计算 (9)3.1.2 工作原理和功能说明 (10)3.1.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） (10)基准电压产生电压比较电路 (10)3.2.1 模块电路及参数计算 (10)3.2.2 工作原理和功能说明 (11)3.2.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） (11)编码电路 (12)3.3.1 模块电路及参数计算 (12)3.3.2 工作原理和功能说明 (13)3.3.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） (13)译码及显示电路 (14)3.4.1 模块电路及参数计算 (14)3.4.2 工作原理和功能说明 (14)3.4.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） (14)第四部分整机电路整机电路图（非仿真图） (17)元件清单 (18)第五部分电路仿真仿真软件简介 (19)仿真电路图 (19)仿真结果（附图） (19)第六部分安装调试与性能测量电路安装 (22)（推荐附整机数码照片）电路调试 (22)6.2.1 调试步骤及测量数据 (22)6.2.2 故障分析及处理 (22)整机性能指标测量（附数据、波形等） (22)课程设计总结 (25)第一部分 设计任务设计任务和要求设计制作一个自动测量三极管直流放大系数β值范围地装置. 1、对被测NPN 型三极管值分三档；2、β值地范围分别为80～120及120～160，160～200对应地分档编号分别是1、2、3；待测三极管为空时显示0，超过200显示4. 3、用数码管显示β值地档次； 4、电路采用5V 或正负5V 电源供电.、备选方案设计与比较1.2.1、方案一：（1）根据三极管电流IC=βIB 地关系，当IB 为固定值时，IC 反映了β地变化，所以我们可以将变化地β值转化为与之成正比变化地电流量；（2）电阻RC 上地电压VRC 又反映了IC 地变化，故得到了取样电压VRC ；（3）将取样电压量同时加到具有不同基准电压地比较电路输入端进行比较，对应某一定值oU ，只有相应地一个比较电路输出为高电平，则其余比较器输出为低电平；（4）对比较器输出地高电平进行二进制编码； （5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应地档次代号.1.2.2、方案二： （1）根据电压oU ＝βIB R3 地关系，当IB 为固定值时，oU 反映了β地变化，所以我们可以将变化地β值转化为与之成正比变化地电压量；（2）oU 即为取样电压；（3）将取样电压量同时加到具有不同基准电压地比较电路输入端进行比较，对应某一定值oU ，只有相应地一个比较电路输出为高电平，则其余比较器输出为低电平；（4）对比较器输出地高电平进行二进制编码； （5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应地档次代号. 1.2.3、各方案分析比较 1、根据方案一： （1）根据电压oU ＝βIB R3 地关系，当IB 为固定值时，oU 反映了β地变化，所以我们可以将变化地β值转化为与之成正比变化地电压量；（2）oU 即为取样电压；（3）将取样电压量同时加到具有不同基准电压地比较电路输入端进行比较，对应某一定值oU ，只有相应地一个比较电路输出为高电平，则其余比较器输出为低电平；（4）对比较器输出地高电平进行二进制编码； （5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应地档次代号. 我们可得该方案转换过程地电路图：o U图中：T1是被测三极管，其基极电流可由R1、R2限定，运算放大器地输出oU ＝βIB R3.2、根据方案二：（1）根据三极管电流IC=βIB 地关系，当IB 为固定值时，IC 反映了β地变化，所以我们可以将变化地β值转化为与之成正比变化地电流量；（2）电阻RC 上地电压VRC 又反映了IC 地变化，故得到了取样电压VRC ；（3）将取样电压量同时加到具有不同基准电压地比较电路输入端进行比较，对应某一定值oU ，只有相应地一个比较电路输出为高电平，则其余比较器输出为低电平；（4）对比较器输出地高电平进行二进制编码； （5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应地档次代号. 我们可得该方案转换过程地电路图：图中：T1、T2、R1、R3构成微电流源电路，R2是被测管T3地基极电流取样电阻，，R4是集电极电流取样电阻.由运放构成地差动放大电路，实现电压取样及隔离放大作用. 3、比较方案一与方案二：方案一与方案二比较，两者步骤（3）、（4）、（5）、（6）均相同，不同之处在于它们电路地转换过程部分.由上面地两幅电路图可见，方案一电路地转换过程部分结构较简单，所需元器件也较少.但是，方案一中，当β变化时，即被测三极管变换，三极管不同，内阻不同，导致IB 不稳定，故oU 不仅随着β变化而变化，也与IB 变化有关.所以该方案测量结果不准确，该方案不足采纳.因此，本次课程设计我采用了方案二.第二部分 设计方案、总体设计方案说明：（1）根据三极管电流IC=βIB 地关系，当IB 为固定值时，IC 反映了β地变化，所以我们可以将变化地β值转化为与之成正比变化地电流量；（2）电阻RC 上地电压VRC 又反映了IC 地变化，故得到了取样电压VRC ；（3）将取样电压量同时加到具有不同基准电压地比较电路输入端进行比较，对应某一定值oU ，只有相应地一个比较电路输出为高电平，则其余比较器输出为低电平；（4）对比较器输出地高电平进行二进制编码； （5）经显示译码器译码；（6）驱动数码管显示出相应地档次代号.、模块结构与方框图基准电压第三部分电路设计与器件选择、转换电路：3.1.1模块电路及参数计算：依题意有：〈1〉.T1与T2性能匹配，皆为PNP三极管〈2〉.T3地基级电流地选择应在30μA～40 μA之间为宜,因为：此时β值较大，因此，取输出电流Io＝30uA〈3〉.因为R1地电流约为1mA左右,则，由已知 v V cc 5= VBE1= 得： R1= 〈4〉.再由：30ln I I R V I RT =由：VT=26mV Io ＝30uA 得 R3=〈5〉.R2是基极取样电阻，由于基极电流Io ＝30uA ，所以为了便于测量，R2应取大一点，这里取R2=20K 〈6〉.R4是集电极取样电阻，考虑到VR4〈 =，VR4=Io*β*R4β地范围为0—180，即R4〈800，为了便于计算，这里取R4=510（计算时可约为500）〈7〉. 为了使差动放大电路起到隔离放大地作用， R5—R8应尽量取大一点，这里取R5=R6=R7=R8=30K. <8>此时电压输出电压为即为R4两端地电压.综合上述转换电路地电阻值为：R1=Ω R2=20K Ω R3=Ω R4=510Ω R5=R6=R7=R8=30K Ω3.1.2、工作原理和功能说明：用于把不能直接用仪器测量地NPN 型三极管β值转换成可以直接被测量地集电极电压，再把电压采样放大，为下一级电压比较电路提供采样电压，其中包括提供恒定电流地微电流源电路和起放大隔离地差动放大电路.3.1.3、器件说明：7726(1)()26Vcc o P i i i R RV V V v Vcc v R R =++-=⨯-=-、基准电压产生电压比较电路3.2.1、模块电路及参数计算Vi因为V0＝βIB R4 ，IB =30uA, R4 =500 所以β＝80， Vi＝β＝120， Vi＝β＝160， Vi＝β＝200， Vi＝3V根据串联电路地计算可得：R13:R12:R11:R10:R9=::::2。
青岛大学课程设计——三极管β值测量仪
电子技术课程设计报告设计名称：半导体三极管β值测量仪学校名称：青岛大学学院名称：自动化工程学院专业班级：13级通信工程1班学号：*************名：**指导老师：2015年9月22日目录一、课题名称 (3)二、内容摘要 (3)三、设计内容及要求 (3)3.1基础部分 (3)3.2发挥部分 (4)四、比较和选定设计的系统方案，画出系统框图 (4)4.1基础部分 (4)4.1.1 设计方案 (4)4.1.2模块结构与流程图 (4)4.1.3 基本设计原理 (5)4.2发挥部分 (5)4.2.1设计方案 (5)4.2.2系统框图 (6)4.2.3基本设计原理 (6)五、单元电路设计、参数和元器件选择说明 (7)基础部分 (7)5.1微电流源 (7)5.2共射放大电路 (8)5.3采样电路 (8)5.4采样电路、比较电路、基准电压 (10)5.5优先编码、显示译码、显示电路 (12)5.5.1编码电路 (12)5.5.2显示译码电路 (12)5.5.3显示电路 (13)5.6单稳态触发器 (14)5.7流控振荡器 (16)5.8计数电路、显示电路 (18)六、画出完整电路图，并说明电路的工作原理 (21)6.1基础部分 (21)6.1.1基础部分Multisim仿真图 (21)6.1.2基础部分电路的工作原理 (21)6.2发挥部分 (23)6.2.1发挥部分完整电路图 (23)6.2.2发挥部分的基本原理 (23)6.3总电路图 (24)七、仿真结果 (24)八、电路优缺点及改进方向 (25)九、器件清单 (25)十、实验心得 (26)十一、参考文献 (27)一、课题名称半导体三极管β值测量仪二、内容摘要本次课程设计制作一个测量NPN型半导体三极管β值的显示测试仪，分为基础部分和发挥部分。
基础部分：通过β-U的转换电路，将变化的β值转化成与之成正比例的电压即取样电压，对其进行比较、分档。
然后将取样信号同时加到四个具有不同基准电压的电压比较器中进行比较，对于某一定值，每个电压比较器输出端输出相应的高电平或者低电平，从而驱动优先编码器对高位进行二进制编码，再经过显示译码器驱动数码管显示出相应的档位。
半导体三极管β值测量仪
4. 电路图的绘制
目前比较流行的或应用广泛的绘制软件包有 PROTEL和ORCAD/STD。亦可用电子工作平台 multisim。
绘制电路图时应注意：
(1)布局合理、排列均匀、图面清晰、便 于看图、有利于对图的理解和阅读。
•有时一个总电路图由几部分组成，绘制时应尽量把总 电路图画在一张纸上。如果电路比较复杂，需绘制几张 图，则应把主电路图画在一张图纸上，而把一些比较独 立或次要的部分画在另外的图纸上，并在图的断口两端 做上标记，标出信号从一张图到另一张图的引出点和引 入点，以此说明各图纸在电路连线乊间的关系。
（3）元器件选择
阻容元件的选择。电阻器和电容器种类很多， 正确选择电阻器和电容器是很重要的。
设计时要根据电路的要求选择性能和参 数合适的阻容元件，并要注意功耗、容 量、频率和耐压范围是否满足要求。
分立元件的选择。
分立元件包括二枀管、晶体三枀管、场效应管、光 电二枀管、光电三枀管、晶闸管等。根据其用途分 别迚行选择。
集成电路的选择。一般优先选集成电路。
由于集成电路可以实现很多单元电路甚至整 机电路的功能，所以选用集成电路设计单元电路 和总体电路既方便又灵活，它不仅使系统体积缩 小，而且性能可靠，便于调试及安装，在设计电 路时应首选。
电子技术课程设计β值测量仪
电子技术课程设计——半导体三极管β值测量仪齐齐哈尔大学通信与电子工程学院通信xxx xxx指导教师：XXX2010年6月23日半导体三极管β值测量仪的设计一、选题依据在现代电子技术中，半导体电子元器件被广泛应用。
而半导体三极管通常被用在各种放大电路当中。
因而半导体三极管的放大倍数，即β值则成为一个经常使用的参数。
在学生实验以及各种电路设计过程当中如果我们能像测量电压、电流、电阻一样用仪器测三极管的β值，那么这将会为我们的实验和设计带来极大地便利。
因此，设计一个三极管β值测量仪则具有很大的实用价值和必要。
设计电路测量三极管的β值，将三极管β值转换为其他可用仪器测量的物理量来进行测量（如电压，根据三极管电流I C=βI B的关系，当I B为固定值时，I C反映了β的变化，电阻R C上的电压V R C又反映了I C的变化）。
二、设计要求及技术指标1.设计要求：设计制作一个自动测量三极管直流放大系数β值范围的装置。
2.技术指标：(1)、对被测NPN型三极管β值分三档；(2)、β值的范围分别为50～80、80～120及120～180，对应的分档编号分别是1、2、3；(3)、用数码管显示β值的档次；(4)、电路采用5V或正负5V电源供电。
三、电路结构及其工作原理1.电路的结构框图：图1 三极管β值测量仪框图2.电路的原理图： 1).三极管β值测量仪整体机电路图：图2 三极管β值测量仪电路原理图2.) 根据设计方案的方框图进行模块化设计： 1、转换电路其中包括 微电流源（提供恒定电流）和 差动放大电路（电压取样及隔离放大作用）。
将变化的三极管β值转化为与之成正比变化的电压量，再取样进行比较、分档。
上述转换过程可由以下方案实现：根据三极管电流I C =βI B 的关系，当I B 为固定值时，I C 反映了β的变化，电阻R C 上的电压V RC 又反映了I C 的变化，对V RC 取样加入后级进行分档比较。
为了取得固定I B ，采用微电流源电路提供恒定电流。
半导体三极管β值范围测量仪设计
半导体三极管β值范围测量仪设计一、设计题目与主要技术指标1、设计题目半导体三极管β值范围测量仪2、主要技术指标（1）对被测NPN型三极管β值分五档；（2）β值的范围分别为小于50、50~80、80~120、120~180、180以上，对对应分档编号分别是0、1、2、3、4；（3）用数码管显示β值档位;二、系统组成框图设计制作一个测量三极管直流放大系数β值范围的测量仪装置。
β值的测量分档电路可以由β-V转换电路、编码电路、三极管译码电路、显示电路组成。
经过查阅书籍和相关资料，还有设计要求上的提示方案，对设计有如下简单分析：设计电路测量三极管的β值，将三极管β值转换为其他可用仪器测量的物理量来进行测量（如电压，根据三极管电流I C=βI B的关系，当I B为固定值时，I C反映了β的变化，电阻R C上的电压V RC又反映了I C的变化）。
因为题目要求分五档显示三极管的β值（即 值的范围分别为小于50、50～80、80～120及120～180、大于180，对应的分档编号分别是0、1、2、3、4），所以对转换后的物理量进行采样,将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行比较，相应的一个比较电路输出高电平，其余比较器输出为低电平，实现AD转换。
比较后再进行分档显示。
要实现分档显示，则必须对比较器输出的高电平进行二进制编码和显示译码器译码，驱动数码管显示出相应的β值档次代号。
从而实现该档次代号的显示。
系统框图如下图（1）所示：三、单元电路设计与分析1、转换电路：用于把不能直接用仪器测量的NPN型三极管β值转换成可以直接被测量的集电极电压，再把电压采样放大，为下一级电压比较电路提供采样电压，其中包括提供恒定电流的微电流源电路和起放大隔离的差动放大电路。
将变化的三极管β值转化为与之成正比变化的电压量，再取样进行比较、分档。
上述转换过程可由以下方案实现：根据三极管电流IC=βIB的关系，当IB为固定值时，IC反映了β的变化，电阻RC上的电压VRC 又反映了IC的变化，对VRC取样加入后级进行分档比较。
半导体三极管β值测量仪设计
半导体三极管β值测量仪设计半导体三极管β值测量仪设计与制作摘要：在电子产品设计、制作与维修中，经常需要测量三极管的放大系数β，而万用表自带的简易β测试装置准确性很差，为此本项目设计一个高精度β值测量仪。
关键词： 1．引言2．设计要求 2.1基本要求（1）被测三极管为NPN型，β值范围为β<300。
（2）用三个数码管显示β的大小，分别显示个位、十位和百位。
显示范围为0-199。
（3）响应时间不超过2秒，显示器显示读数清晰，注意避免出现“叠加现象”。
（4）β值超过测量范围时声光报警。
（5）电源采用5V或±5V供电。
2.2扩充要求（1）可以测量任意极性（NPN、PNP）的三极管。
（2）三极管内部断路或短路时能发出警报声，要与β值超过测量范围时的报警声区别开来。
2.3设计提示将三极管β值转换为其他可用仪器测量的物理量来进行测量，如电压，根据三极管电流IC=βIB的关系，当IB为固定值时，IC反映了β的变化，电阻RC上的电压VRC又反映了IC的变化，对VRC进行伏频转换，转换后的频率f就反映了β值的大小，然后再用计数器对f的信号进行一定时间的计数，最后通过计数器的保持输出经译码电路就可以显示β值。
系统方框如下图2-1所示。
图2-13．电路设计与器件选择3.1方案比较 3.1.1方案一如下图3-1所示。
图3-1 方案一如图3-1，T1、T2、R1、R3构成微电流源电路，R2是被测管T3的基极电流取样电阻，R4是集电极电流取样电阻。
由运放构成的差动放大电路，实现电压取样及隔离放大作用。
根据三极管电流IC=βIB的关系，当IB为固定值时，IC随着β的变化而变化，电阻RC上的电压VRC正好反映了IC的变化，所以，我们对VRC取样加入后级，进行分档比较。
从而实现目的。
该电路用微电流源为基极取样电阻提供稳恒的电流，这样便于测量β值。
3.1.2方案二电路如下图3-2所示.图3-2 方案二如图3-2所示，T1是被测三极管，其基极电流可由R1、RW限定，运算放大器的输出：VR2＝βIB R23.1.3 各方案分析比较两个方案得原理都是要将变化得β值转化为与之成正比变化的电压或电流量，再取样进行比较、分档。
三极管β值数显式测量电路设计
R
＋5V
译码电路是74LS47芯片构成，输入BCD码，输入LED中，点亮数字。
七段译码器74LS47为低电平输出有效，后接共阳极数码管。
谢 谢
riordon@
由硬件设计条件：
————显示电路 1. 二只LED数码管、一只发光二极管
显示电路
2. E、B和C三个插孔 ——————————三极管接入口
电路设计部分：
1. LED数码管规则工作需要要采用译码电路，点亮数字。
2. 译码电路的输入必须正确的β值，输入端为电压信号 变化。
译码电路
电路设计部分
被测 三极管
三极管β值数显式测量电路设计
riordon@
任务： 测量NPN硅三极管的直流电流放大系数β值（β<200)
电路参数要求：
1. ������������ = 10������������,允许误差为±2%。
2. 14������ ≤ ������������������ ≤ 16������，且对于不同β值的三极管,������������������ 的值 基本不变。
1. 运放器的反相输入端与集电极相连接，而且参数对发射极与集电极电压有要求，所三
极管的射极直接接到-15V的电源上。 2. 基极电路 ������������ = 10������������，发射极电压为-15V，所以取R1=1.5MΩ。 3. 电路中需要固定������������ ，且电压������������������ 保持不变，所以三极管中集电极，发射极没有电阻。
硬件设计要求：
1. 用二只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。 “0”，二只数码管分别用来显示拾位和个位，发光二 极管用来显示最高位，它的亮状态和暗状态分别代表 “1”和即数字显示器可显示不超过199的正整数和零。 2. 测量电路应设有E、B和C三个插孔。当被测管插入插 孔后，打开电源，显示器应自动显示出被测三极管的β 值，响应时间不超过两秒钟。 3. 在温度不变（200C）的条件下，本测量电路的误差之 绝对值不超过5/100 ������+1这里的N是数字显示器的读数。 4. 数字显示器所显示的数字应当清晰，稳定、可靠。
(完整版)三极管参数测试仪
简易半导体三极管参数测试仪
一、 任务
设计并制作一个小功率半导体三极管参数测试仪
二、 要求
1、基本要求
（1） 在V V A I CE B 10,10≈≈μ 条件下，能测出三极管的直流电流放大系
数β，并用数字显示。
测量范围50~300；测量误差的绝对值小于1100
5+N ，其中N 是直流放大倍数β的显示数值。
（2） 当B I 由10μA 变化到20μA ，CE V 保持不变，能测出三极管的交流
放大系数β，并用数字显示。
测量误差要求同（1）。
（3） 在V V CE 10=的条件下，测量三极管的集电极—发射极反向饱和电流 CEO I ，用数字显示，测量范围0.1μA~100μA ，测量误差≤10%。
（4）测量三极管的集电极—发射极间的反向击穿电压CEO BR V )(，并用数字显
示；测试条件mA I C 1=，测量范围20V~60V ，测量误差≤5%。
（5） 具有三极管管脚插错、损坏指示报警功能。
2、发挥部分
（1） 在V V CE 10=条件下，显示出三极管共射极接法输入特性曲线。
（2） 在0≈B I ，10μA ，20μA ，30μA ，=CE V 0~12V 条件下，显示出三
极管共射极接法输出特性曲线。
（3） 其他。
三、评分标准。
半导体三极管参数测量仪设计报告
电子设计报告半导体三极管参数测量仪设计小组成员院系名称专业名称班级二○一四年 7 月 30 日半导体三极管参数测量仪设计内容提要：本次设计的是一个基于TMS320F28335(DSP核心处理芯片)的半导体三极管参数测量仪。
系统以TMS320F28335为核心控制芯片，该系统拥有三极管管脚插错，损坏指示报警的功能，同时能够较准确的测量小功率晶体管的交流和直流放大倍数，可以在液晶上描出半导体三极管在共射极接法时的输入和输出特性曲线。
在系统的设计中，共设计了控制电路、测试电路以及显示电路三大模块。
通过DSP控制DAC0832进行DA转换，再通过后续电路实现数控直流电压源和电流源的设计以对晶体管的集电极和基极提供适当的控制电压和控制电流；然后分别通过DSP控制A/D转换器分别对基极电压、基极电流、集电极电压、集电极电流进行采样处理，再将采样得到的数据通过DSP中的程序处理后通过液晶显示三极管的各项参数和描出输入输出特性曲线，具有较大的实际意义。
关键词：TMS320F28335 三极管控制电路特性曲线 A/D转换目录1 引言 (2)2 系统设计方案及工作原理 (2)2.1总体方案设计与论证 (2)2.2系统工作原理 (2)2.2.1系统总体框图 (2)2.2.2晶体管类型判断原理 (3)2.2.3输入输出特性曲线 (3)2.2.4放大倍数的计算 (4)3 硬件电路设计 (4)3.1取样电路设计 (4)3.1.1集电极取样电路设计 (5)3.1.2基极取样电路 (6)3.2控制电路设计 (7)3.2.1恒流源设计 (7)3.2.2数控直流电压源设计 (8)3.3切换电路设计 (8)3.4基准电压源电路设计 (8)3.5D/A转换电路设计 (9)4软件设计 (9)5 系统调试及数据分析 (10)5.1测试仪器 (10)5.2系统调试 (10)5.2.1控制电路调试 (10)5.2.2测试电路调试 (10)5.3误差分析 (11)6参考文献 (11)1 引言在现代的电子线路的设计中，三极管的应用十分广泛，在三极管的应用中，我们又经常需要了解三极管的各项特性参数。
半导体三极管β值测量仪设计
景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
姓名XX班级08机设1班指导老师江老师
设计课题：半导体三极管β值测量仪设计
设计任务与要求
查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过30~50个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：
其中：A、B、C、D为数据输入端， 、 、LE为控制端。a～g为输出端，其输出电平可直接驱动共阴数码管进行0～9的显示。
CD4511真值表：
根据CD4511的真值表，要使译码电路正常工作，LE接低电平， 、 接高电平，D端悬空，C、B、A、分别接编码器的三个输出端Q2、Q1、Q0。而八个输出端则接共阴数码管的输入端。
1、分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；
2、对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；
3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；
4、对整体电路原理进行完整功能描述；
3、电压比较电路
其中的运算放大器采用集成电路LM324。它是由四个相同的运算放大器构成的，其封装及内部结构如下所示：
基准电压：由于题目要求将 值的档次分为50～80、80～120及120～180，对应的分档编号分别是1、2、3，则需要多个不同的基准电压，基准电压是采用一个串联的电阻网络对一个固定的电压进行分压得到的。
5、列出标准的元件清单；
设计步骤
1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；
2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；
3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；
半导体三极管β值数字显示测试电路
半导体三极管β值数字显示测试电路班级：电子 1035班姓名：赵海华学号： 10312609时间：1月1～12日指导教师：尹晓琦2007 年 1 月 10日半导体三极管β值数字显示测试电路一、目的要求学生能在课程设计中熟练掌握使用模拟和数字集成电路芯片设计测试电路，提高学生发现问题和解决问题的能力。
二、设计要求及技术指标（1）可测量NPN硅三极管的直流电流放大系数β（设 <200）。
（2）在测量过程中不需要进行手动调节，便可自动满足上述测试条件。
（3）用两只LED数码管和一只发光二极管构成数字显示器。
发光二极管用来表示最高位，它的亮状态和暗状态分别代表1和0，而两只数码管分别用来显示个位和十位，即数字显示器可显示不超过199的正整数和零。
（4）测量电路设有被测三极管的三个插孔，分别标上e、b、c，当三极管的发射极、基极和集电极分别插入e、b、c插孔时，开启电源后，数字显示器自动显示出被测三极管的值。
响应时间不超过2s。
（5）在温度不变的条件下（20°C），本测量电路的误差之绝对值不超过5N/100+1。
这里的N是数字显示器的读数。
（6）数字显示器所显示的读数应清晰，并注意避免出现"叠加现象"。
三、要求完成的任务（1）计算参数，安装、调试所设计电路；（2）画出完整电路图，写出设计总结报告。
四、基础知识准备（1）三极管的工作原理三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC 会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。
但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。
IC 的变化量与IB 变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。
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半导体三极管β值测量仪设计与制作摘要：在电子产品设计、制作与维修中，经常需要测量三极管的放大系数β，而万用表自带的简易β测试装置准确性很差，为此本项目设计一个高精度β值测量仪。
关键词：1．引言2．设计要求2.1基本要求（1）被测三极管为NPN型，β值范围为β<300。
（2）用三个数码管显示β的大小，分别显示个位、十位和百位。
显示范围为0-199。
（3）响应时间不超过2秒，显示器显示读数清晰，注意避免出现“叠加现象”。
（4）β值超过测量范围时声光报警。
（5）电源采用5V或±5V供电。
2.2扩充要求（1）可以测量任意极性（NPN、PNP）的三极管。
（2）三极管内部断路或短路时能发出警报声，要与β值超过测量范围时的报警声区别开来。
2.3设计提示将三极管β值转换为其他可用仪器测量的物理量来进行测量，如电压，根据三极管电流I C=βI B的关系，当I B为固定值时，I C反映了β的变化，电阻R C上的电压V RC又反映了I C的变化，对V RC进行伏频转换，转换后的频率f就反映了β值的大小，然后再用计数器对f的信号进行一定时间的计数，最后通过计数器的保持输出经译码电路就可以显示β值。
系统方框如下图2-1所示。
图2-13．电路设计与器件选择3.1方案比较3.1.1方案一如下图3-1所示。
图3-1 方案一如图3-1，T1、T2、R1、R3构成微电流源电路，R2是被测管T3的基极电流取样电阻，R4是集电极电流取样电阻。
由运放构成的差动放大电路，实现电压取样及隔离放大作用。
根据三极管电流I C=βI B的关系，当I B为固定值时，I C随着β的变化而变化，电阻R C上的电压V RC 正好反映了I C的变化，所以，我们对V RC取样加入后级，进行分档比较。
从而实现目的。
该电路用微电流源为基极取样电阻提供稳恒的电流，这样便于测量β值。
3.1.2方案二电路如下图3-2所示.图3-2 方案二如图3-2所示，T1是被测三极管，其基极电流可由R1、R W限定，运算放大器的输出：V R2＝βI B R23.1.3 各方案分析比较两个方案得原理都是要将变化得β值转化为与之成正比变化的电压或电流量，再取样进行比较、分档。
方案一和方案二都是按这个思路设计的，比较和分档的电路一样。
两个方案的区别在于，方案一用电流源电路为被测三极管提供Ib，这样能比较精确地把Ib控制在想要的值附近，其缺点是电路较方案二复杂；方案二是利用电阻分压把Vbe控制在想要的值附近，从而获得一个较稳定的Ib值，电路较简单，但Ib的控制不如方案一精确。
为了能取到比较精确的比较电压，进行下一步的比较、分档，以获得较精确的显示结果，方案一是首选。
3.2 β-V转换电路3.2.1 差分转换电路原理差分转换电路的原理如下图3-3所示。
包括微电流源（提供恒定电流）和差动放大电路（电压取样及隔离放大作用）。
恒流源加在被测三极管的基极，再在基极和集电极上分别加一采样电阻。
根据三极管电流I C3=βI B3的关系，当I B3为固定值时，I C3反映了β的变化，电阻R3上的电压V R3又反映了I C3的变化，在集电极电阻上加一差动放大电路求出该采样电阻两端的电压，输出为V1，这样使三极管的放大倍数β转化为电压V1，关系为V1=βI B3 R3，这样实现了β-V转换。
图3-3 差分转换电路的原理3.2.2电路参数计算由于被测三极管基极电流比较小，为了取得固定I B3，通常采用微电流源电路提供恒定电流，其电路上图所示。
根据电路原理分析得：111R V V I BE CC R -=222212ln C R T BE BE C I I R V R V V I =-=由此可知：只要确定I C2和R 2就能确定I R ，由此可以确定电阻R 1的值。
依题意有：T 1与T 2性能匹配，为PNP 三极管。
被测晶体管I B3的选择应在30μA ～40 μA 之间为宜。
因为：（1）β 值与Ic 3有关；（2）小功率管的β值在Ic 3＝2～4mA 时，工作在放大区，测量较准确。
Ic 3较大时工作在饱和区，Ic 3较小时工作在截止区，结果是测量不准确。
因此，取输出电流I C2＝30uA取参考电流I R 约为1.3mA 左右，则，由111R V V I BE CC R -= Ω=-=-=K I V V R C BE CC 3.33.17.05111 222ln C R C T I I I V R ==870×3.7612=3272Ω,取村称值为3.3K为了使差动放大电路起到隔离放大的作用， R3-R7应尽量取大一点，这里取R4=R5=R6=R7=30K 。
综合上述：R1=3.3K 、R2=3.3K 、R3=220、R4=R5=R6=R7=30K ，运放采用LF351单运放。
3.3伏频（V-F ）转换电路3.3.1电压-频率变换器 LM331简介LM331 是美国 NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯片。
LM331 可用作精密的频率电压（F/V ）转换器、A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其他相关的器件。
LM331 为双列直插式8 脚芯片，其引脚如图3-4 所示。
图3-4LM331 内部有（1）输入比较电路、（2）定时比较电路、（3）R-S触发电路、（4）复零晶体管、（5）输出驱动管、（6）能隙基准电路、（7）精密电流源电路、（8）电流开关、（9）输出保护点路等部分。
输出管采用集电极开路形式，因此可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，从而适应TTL、DTL 和CMOS等不同的逻辑电路。
此外，LM331可采用单/双电源供电，电压范围为4～40V，输出也高达40V。
IＲ（PIN1）为电流源输出端，在f０（PIN3）输出逻辑低电平时，电流源ＩＲ输出对电容ＣＬ充电。
引脚2（PIN2）为增益调整，改变ＲＳ的值可调节电路转换增益的大小。
f０（PIN3）为频率输出端，为逻辑低电平，脉冲宽度由Ｒt 和Ｃt 决定。
引脚4（PIN4）为电源地。
引脚5（PIN5）为定时比较器正相输入端。
引脚6（PIN6）为输入比较器反相输入端。
引脚7（PIN7）为输入比较器正相输入端。
引脚8（PIN8）为电源正端。
3.2.2 V-F转换电路Rs图3-5图3-5是由LM331 组成的电压频率变换电路，LM331 内部由输入比较器、定时比较器、R-S 触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。
输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL 和CMOS 等不同的逻辑电路。
当输入端V1＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R-S 触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0逻辑低电平，同时电源Vcc 也通过电阻R T对电容C T充电。
当电容C T两端充电电压大于Vcc 的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R-S 触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C T通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C L对电阻R L放电。
当电容C L放电电压等于输入电压V1时，输入比较器再次输出高电平，使R－S 触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。
输出脉冲频率f0 与输入电压V1成正比，从而实现了电压－频率变换。
其输入电压和输出频率的关系为：fo=V1×R S/(2.09×R L×R T×C T)由式知电阻R T、R L、R S、和C T直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。
电阻R1 （100K）和电容C1（0.1u）组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。
由于V1=βI B R3，可以令f0= ，则计数器恰好在1s内记下所有脉冲数。
通过计算、拼凑可以得出：Rs=13.6K，R T= 6.8K，R L=100K，C T=0.1uF，C L=1uF。
3.3 时基控制电路时基控制电路见图3-6(a)所示。
由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器组成。
其工作原理是由C1、R1、D构成触发电路，其中D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端F输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号经C1加到2端。
并使2端电位1，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个暂态过程，电容C瞬时低于CCV32时，高电平比较器动作，比开始充电，V C按指数规律增长。
当V C充电到CC V3较器A1翻转，输出V0从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C 上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳态，为下个触发脉冲的来到作好准备。
波形图如图3-6(b)所示。
图3-6 时基控制电路暂稳态的持续时间t w（即为延时时间）决定于外接元件R、C值的大小。
T w＝1.1RC通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。
本系统要求控制时间为1S，故可求得R=91K，C=10uF。
3.4 计数电路本计数电路由一片CD4518十进制（8421编码）同步加计数器和一片74LS107JK触发器组成，见图3-7所示。
其中CD4518分别构成个位计数和十位计数，最大计数值为99，由74LS107JK触发器构成百位计数，因此总计数为199，符合设计要求。
CD4518的计数原理前已论述，当第99个脉冲来时，Q1A=1、Q2A=0、Q3A=0、Q4A=1、Q1B=1、Q2B=0、Q3B=0、Q4B=1，即计数器输出为1001、1001，计数值为99（BCD码），当第100脉冲来时，Q4B从高电平跃变为低电平，加到74LS107的1CP端，使1Q输出高电平。
CD4518的其他各位（Q 端）也为0，此时计数值为100，再来一个脉冲计数值为101，…这样一直到计数值为199。
当脉冲个数≥200时，Q2输出高电平，指示溢出。
图3-7 计数电路说明：每个时钟周期计数器计数一次。
由于是计数时间是一秒，故根据前面的关系，计数器最终的数值就是所要测的β值。
3.5译码显示电路3.5.1 CD4511的功能与基本电路CD4511 是一片CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
引脚排列如图3-6 所示。
其中ABCD为BCD 码输入，A为最低位。
LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。
BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。