电子电路综合实验报告

电子电路综合实验报

课题名称：简易晶体管图示仪

专业：通信工程

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一、课题名称：

简易晶体管图示仪

二、摘要和关键词：

本报告主要介绍简易晶体管的设计实现方法，以及实验中会出现的问题及解决方法。给出了其中给出了各个分块电路的电路图和设计说明，功能说明，还有总电路的框图，电路图，给出实验中示波器上的波形和其他一些重要的数据。在最后提到了在实际操作过程中遇到的困难和解决方法，还有本次实验的结论与总结。

方波、锯齿波、阶梯波、特征曲线。

三、设计任务要求：

1. 基本要求：⑴设计一个阶梯波发生器，f≥500Hz,Uopp≥3V,阶数N=6;

⑵设计一个三角波发生器，三角波Vopp≥2V;

⑶设计保护电路，实现对三极管输出特性的测试。

2. 提高要求：⑴可以识别NPN,PNP管，并正确测试不同性质三极管;

⑵设计阶数可调的阶梯波发生器。

四、设计思路：

本试验要求用示波器稳定显示晶体管输入输出特性曲线。我的设计思路是先用NE555时基振荡器产生的方波和带直流的锯齿波。然后将产生的方波作为16进制计数器74LS169的时钟信号，74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来计时钟沿的个数，实验中利用它的三位输出为多路开关CD4051提供地址。CD4051是一个数据选择器，根据16进制计数器74LS169给出的地址进行选择性的输出，来输出阶梯波，接入基极。由双运放LF353对NE555产生的锯齿波进行处理，产生符合要求的锯齿波作为集电极输入到三极管集电极。最后扫描得到NPN的输出特性曲线。总体结构框图：

五、分块电路和总体电路的设计：

⑴用NE555产生方波及锯齿波，电路连接如下。

图2.方波产生电路

NE555的3口产生方波，2口产生锯齿波，方波振荡器周期T=3 R1+R2 C1，占空比D= R1+R2 /(R1+2R2),为使阶梯波频率足够大，选C1=0.01uF，同时要产生锯齿波，方波的占空比应尽量大，当R1远大于R2时，占空比接近1，选R1为20kΩ，R2为100Ω。

⑵阶梯波电路：

用NE555时基振荡器产生的方波作为16进制计数器74LS169的时钟信号，74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来计时钟沿得个数，实验中利用它的三位输出为多路开关CD4051的输入Qa、Qb、Qc提供地址。直流通路是由5个100Ω的电阻组成的电阻分压网络以产生6个不同的电压值，根据16进制计数器74LS169给出的地址进行选择性的输出，而它的管脚按照一定的顺序接入5个等值电阻然后在第一个电阻接入5V 的电压，原本是管脚接7个电阻可以产生8阶阶梯波，将三个管脚短接，即可产生6阶，这里选择了4，2，5接地，使输出为6阶阶梯波，以满足基本要求中的阶梯波幅度大于3V的要求。另一路信号通道的输入则接被显示的信号；通过地址信号Qa、Qb、Qc对两回路信号同步进行选通。这样，用示波器观察便可得到有6阶的阶梯波。

仿真时在Multisim上没有现成元件CD4051，这里选择了与它功能相近的8通道模拟多路复用器ADG528F代替。它是根据A1、A2、A3口的输入来选择输出S1-S8中各路电压值。

图3.阶梯波产生电路

⑶锯齿波电路：

把NE555时基振荡器2口产生的锯齿波作为基本的锯齿波，但是这时产生的锯齿波的幅度不满足要求。所以我先用双运算放大器LF353的一个运放做成一个同相放大电路对这个锯齿波进行放大，然后再用双运算放大器LF353的另一个运算放大器做一个减法电路对这个锯齿波进行减运算，使它的幅值尽可能大，这样后面晶体管的输出特性曲线比较完整清晰。

图4.LF353作为放大和减法器的电路图

调整电路时调R10时，会改变锯齿波的幅度，同时也会调整锯齿波的直流分量，当调试过程中，调R13的效果不理想时，可以调R10，注意调的过程中不是R10越大越好，应为R10过大，会使输出信号无法通过反馈电路回到输入端，会使波形失真，这点调试的时候要注意，同时，锯齿波的最低点电压值最好为0V，这样扫描出的NPN输出特性曲线0点部分才会清晰，同时锯齿波的幅度不够大时，可能会影响到输出特性曲线的条数。

这个电路与积分电路相比，电路更加简单，幅度上调整的余地也比较大。

六、实现功能说明：

（1）基本功能

NPN输出特性曲线功能说明：

输出特性曲线是指在基极电流不变的情况下，输出电压Uce和输出电流Ic的关系曲线，用Y轴表示测得的电压U e可以表示Ic的大小，用X轴测得的电压Uc可以表示Uce的大小。当电压Uce反复扫描时，示波器显示Uce和Ic的关系，就会呈现一条稳定不动的输出特性曲线。改变基极电流Ib值，再重复扫描一个周期，就可以得到另一条输出特性曲线。因为要求能够同时显示出一簇输出特性曲线，所以用一个阶梯电压作为基极电压的输入。每扫描阶梯波的一阶，得到一条输出特性曲线。每扫描一次完整的阶梯波，得到一组稳定的输出特性曲线

图5.NPN输出特性曲线测量电路图

（3）主要测试数据

锯齿波的峰峰值为5.81V,阶梯波的频率787.4Hz,峰峰值为5.11V。主要波形如下：

图7锯齿波波形

图8 阶梯波波形

图9NPN输出特性曲

（4）测试方法

需要说明的是，这里调整电路时调R10时，会改变锯齿波的幅度，同时也会调整锯齿波的直流分量，当调试过程中，调R13的效果不理想时，可以调R10，注意调的过程中不是R10越大越好，应为R10过大，会使输出信号无法通过反馈电路回到输入端，会使波形失真，这点调试的时候要注意，同时，锯齿波的最低点电压值最好为0V（NPN时），这样扫描出的NPN输出特性曲线0点部分才会清晰，同时锯齿波的幅度不够大时，可能会影响到输出特性曲线的条数。

七、故障及问题分析

1.三角波幅值过小，由于反馈电阻阻值选择不当。但是单纯增大反馈电阻组织又会使其直流偏置改变。我现在Multisim中将LF353所需的几个电阻都改为滑动变阻器，找到合适的阻值后，再在电路中替换，从而得到合适的三角波。

2.得不到输出特性曲线，由于示波器X、Y输入选择不当。X应测量三极管的集电极电压Ube，Y应通过测量Rb两端电压大小Ub获得流入积极的电流Ib。开始我将X，Y接反，未能获得想要的输出特性曲线。在同学帮助下找到了问题的解决方案。