基于LM35的体温计的设计-数字电子基础课程设计
电子体温计设计课程设计
电子体温计设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子体温计的基本工作原理，掌握温度传感器、模数转换器等核心部件的功能和作用。
2. 学生能掌握电子体温计的设计流程，包括电路图绘制、元件选型、PCB布线等。
3. 学生了解电子体温计的技术参数，如精度、测量范围、响应时间等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成电子体温计的设计和制作。
2. 学生具备分析和解决电子体温计故障的能力，提高动手实践能力。
3. 学生能够运用电子体温计进行实际测量，并准确读取数据。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子制作的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 学生在团队合作中学会沟通、协作，培养团队精神。
3. 学生认识到电子体温计在医疗领域的重要作用，增强社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合电子技术课程内容，以实用性为导向，注重培养学生的动手实践能力和创新能力。
课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握电子体温计设计的基本知识和技能，同时提升学生的情感态度价值观。
通过本课程的学习，学生将能够独立完成电子体温计的设计与制作，为未来的学习和职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 电子体温计基本原理：介绍温度传感器的工作原理，包括热敏电阻、热电偶等；讲解模数转换器的功能及其在电子体温计中的应用。
2. 电子体温计设计流程：讲解电路图绘制、元件选型、PCB布线等设计步骤，结合教材相关章节，使学生掌握电子体温计设计的基本方法。
3. 电子体温计技术参数：分析电子体温计的精度、测量范围、响应时间等参数，结合实例进行讲解，让学生了解不同参数对电子体温计性能的影响。
4. 实践操作：安排学生进行电子体温计的组装、调试与测试，提高学生的动手实践能力，并结合教材章节内容进行指导。
5. 故障分析与维修：教授学生如何分析电子体温计的常见故障，并掌握相应的维修方法。
6. 电子体温计在医疗领域的应用：介绍电子体温计在实际应用中的作用，强调其在医疗设备中的重要性。
LM35与ICL7107数字温度计设计
1电路的设计数字温度计电路原理系统方框图，如图1.1.图2.1 电路原理方框图通过温度传感器LM35采集到温度信号，经过整形电路送到A/D转换器，然后通过译码器驱动数码管显示温度。
ICL7107集A/D转换和译码器于一体，可以直接驱动数码管，省去了译码器的接线，使电路精简了不少，而且成本也不是很高。
ICL7107只需要很少的外部元件就可以精确测量0到200mv电压，LM35本身就可以将温度线性转换成电压输出。
综上所述，采用LM35采集信号，用ICL7107驱动数码管实现信号的显示。
2电路原理及其电路组成数字温度计的设计原理图见附录1。
它通过LM35对温度进行采集，通过温度与电压近乎线性关系，以此来确定输出电压和相应的电流，不同的温度对应不同的电压值，故我们可以通过电压电流值经过放大进入到A/D转换器和译码器，再由数码管表示出来。
2.1传感电路LM35具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。
因而，从使用角度来说，LM35与用开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃的常用的室温精度。
LM35具有以下特点：（1）工作电压：直流4～30V；（2）工作电流：小于133μA（3）输出电压：+6V～-1.0V（4）输出阻抗：1mA 负载时0.1Ω；（5）精度：0.5℃精度（在+25℃时）；12（6）漏泄电流：小于60μA；（7）比例因数：线性+10.0mV/℃；（8）非线性值：±1/4℃；（9）校准方式：直接用摄氏温度校准；（10）封装：密封TO-46 晶体管封装或塑料TO-92 晶体管封装；（11）使用温度范围：-55～+150℃额定范围传感器电路采用核心部件是 LM35AH ，供电电压为直流15V 时，工作电流为120mA ，功耗极低，在全温度范围工作时，电流变化很小。
电压输出采用差动信号方式，由2、3 引脚直接输出，电阻R 为18K 普通电阻，D1、D2 为1N4148。
基于单片机和LM35的温度测量系统[1]
![基于单片机和LM35的温度测量系统[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/64adb21f650e52ea551898eb.png)
一、设计目的与意义和任务分析1、设计目的与意义《测控电路》课程设计是测控电路课程体系的一个重要环节，是按照《控电路设计与实践》教学大纲要求所进行的重要实践教学内容，是引导学生把基础理论与实际应用相结合的一个必不可少的中间环节。
通过本设计，要求学生利用所学的基础理论，从设计步骤、设计表达、实际电路调试等方面，全面掌握相关温度测量显示电路的设计与调试技术，培养学生综合运用所学知识进行工程设计的能力，包括动手能力，独立思考能力，以及分析和解决工程实际问题等能力。
2、任务分析本次设计的主要任务是完成一个温度范围为0-50 0C的温度测量显示电路的设计与制作。
考虑到时间紧和学生兴趣不同，将任务分为设计为主和制作为主的为两个重点内容不同的模块，由同学根据自己兴趣选择。
二、设计概述1、传感器确定1）热敏电阻价格比较便宜、灵敏度比较好，在实际应用的时候线性度较差，另外调试比较困难。
不适合使用。
故不使用热敏电阻。
2）AD590AD590拥有良好的线性关系，灵敏度较高、使用简单方便。
但是这种传感器的价格比其他的两种都贵很多。
故不选用。
3）温度传感器LM35LM35是NS 公司生产的LM35 ,他具有很高的工作精度和摄氏温度线性成比例,且无需外部校准或微调,可以提供±1/ 4 ℃的常用的室温精度。
LM35 的输出电压与摄氏温度的线形关系可用下面公式表示V OU T LM35 ( T) = 10 mV / ℃×T ℃,0 ℃时输出为0 V ,每升高1 ℃,输出电压增加10 mV。
其电源供应模式有单电源与正负双电源两种,其接法如图3 与图4 所示。
正负双电源的供电模式可提供负温度的测量,单电源模式在25 ℃下电流约为50 mA ,非常省电。
本系统采用的是单电源模式。
图3 单电源模式图4 双电源模式考虑到成本，性能等方面的因素，所以在AD590、温度传感器LM35和热敏电阻中选择了温度传感器LM35。
2、系统方案设计、比较及选定1）方案一：ICL7107 A/D转换&译码方案常见A/D转换器的转换方式有非积分式和积分式两类，如逐次逼近比较式A/D 转换、斜坡电压式A/D转换等属于非积分式，其特点是转换速度快，但抗干扰能力差。
LM35数字温度计(最新)
课程设计任务书课程设计内容与要求：以所学EDA课程内容为核心，结合LM35温度传感器，及A/D转换器等内容，设计所需的测温系统。
所设计的温度计的额定温度范围为-55℃—155℃，程序设计部分可利用所学二十四进制计数器进行改编。
对于其他辅助设备，A/D转换器等内容等需查阅资料，对符合要求的型号进行筛选，选出符合条件且最经济适用的部分。
确定其精度大小，适用范围及在整个系统中的连接设置。
将EDA技术应用于芯片设计和系统设计，可极大提高电路设计的效率和可靠性，且节约设计成本。
在实验过程中锻炼了我们的动手能力。
目录1．LM35温度传感器测温系统摘要…………………………2．绪论——整个课程设计的思路……………………………3．Protel99绘图过程…………………………………………4．LM35温度传感器介绍……………………………………5．主要芯片及程序……………………………………………6．技术总结……………………………………………………7．参考文献……………………………………………………8．致谢…………………………………………………………摘要现在EDA技术是电子设计的重要工具，其核心是利用计算机完成电路设计的全程自动化，将EDA技术应用于芯片设计和系统设计，可极大提高电路设计的效率和可靠性，节约设计成本，减少设计人员的劳动强度。
本次课程设计以EDA技术为主体，辅助学习传感器原理，A/D转换器原理，设计LM35温度传感器测温系统，运用LM35为温度传感器收集信号，因为用计算机来构建数据采集系统时看，利用温度传感器的敏感特性，去检测周围的温度，所经采集的温度信号时连续的信号，而计算机能处理不连续变化的信号，因此必须用A/D转换器将模拟信号转换为电信号后进行处理，所以再利用A/D转换器将收集到的模拟信号转换为电信号送入计算机进行处理，再利用显示电路把转换后的数字信号显示出来。
本次设计将介绍EP2C5Q208C8芯片，温度传感器LM35及AD521芯片的基本原理和特点，及利用protel99画图的简要过程。
LM35与ICL7107数字温度计设计
LM35与ICL7107数字温度计设计前言数字温度计是一种能够将温度读数转化为数字信号输出的仪器。
相较于传统的模拟温度计，数字温度计具有精度高、易于读取、不易误差累计等优点，因此得到广泛应用。
本文将以LM35与ICL7107为例，介绍数字温度计的实现方法及原理。
数字温度计参数LM35LM35是一种温度传感器，它将温度的读数转化为电压信号输出。
LM35的工作电压一般为5V，其输出与温度成线性关系，每摄氏度对应0.01伏特的电压输出。
由于LM35输出电压精度为0.05℃，因此被广泛应用于数字温度计的设计中。
ICL7107ICL7107是一种数字电压表芯片，其具有高精度、低功耗、易于控制等优点。
ICL7107可以直接测量输入电压，并将该电压转化为可读的数字信号输出。
由于ICL7107的数字接口友好，因此它经常被用于数字温度计的设计中。
LM35与ICL7107数字温度计原理数字温度计的设计主要涉及温度信号采集与数字信号输出两个步骤。
LM35将温度信号转化为电压信号输出，ICL7107则将该电压信号转化为数字信号输出。
下面将简要介绍LM35与ICL7107的工作原理。
LM35原理LM35基于热敏效应，当传感器的温度发生变化时，传感器中的电势也会发生变化。
LM35可测量摄氏度、华氏度和开尔文温度三种温度表示法的温度值。
LM35的内部电路中包含了一个精度为0.5°C的电压参考源，因此其输出电压与温度成线性关系。
ICL7107原理ICL7107芯片中包括一组多路模数转换器，能够将模拟输入信号转换为数字输出信号。
ICL7107芯片中的数字转换器主要分为了精度增益和数字微调两个步骤。
此外，ICL7107还包括了一组参考电压源，用于校准输出信号。
LM35与ICL7107数字温度计实现步骤实现一个数字温度计，需要遵循以下步骤：1.处理LM35输出电压信号2.根据处理后的电压信号，进行AD转换3.将AD转换后的数字信号输出到数码管上处理LM35输出电压信号首先，需要将LM35的输出电压信号转化为ICL7107能够接收的信号。
数字温度计的设计-数字电子技术课程设计报告
数字电子技术课程设计报告数字温度计的设计专业：电子信息科学与技术班级：2015级2 班姓名：巩光众学号： 201501100206_______指导老师：张瑞电子通信与物理学院日期：2016年12 月23 日目录设计目的 (3)设计要求 (4)总体方案 (4)电路设计及原理 (5)各单元电路剖析 (5)仿真调试 (7)设计中遇到的困难 (9)结论 (9)附录 (10)实践目的数字电子技术基础课程设计是继“数字电子技术基础”理论课之后开出的实践环节，是锻炼学生动手能力，巩固所学理论知识的重要教学环节。
数字电子技术基础课程设计的目的是通过指导学生循序渐进独立完成数字电路的设计任务，加深学生对理论知识的理解，提高学生的动手能力，独立分析问题、解决问题的能力。
训练学生综合运用学过的数字电子技术基础的基本知识，独立设计比较复杂的数字电路系统的能力。
数字电子技术课程设计是通过数字电子技术课程的各教学环节（课堂教学和实验）学习之后进行的，应选取综合性和实用性较强的课题，内容的复杂程度和工作量应适中，应使学生达到如下要求：1、让学生初步掌握典型数字电路的试验、设计方法。
根据设计任务、技术指标、对课题进行分析；通过查阅资料、理论计算，得到设计方案；选择元器件，搭接线路，实现方案；画出电路原理图，进行仿真，分析实验结果，写出设计总结报告。
2、通过对典型数字电路的设计和仿真，掌握利用EDA软件设计电路的方法。
3、培养学生一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力。
学会自己分析解决问题的方法，对设计中遇到的问题，通过独立思考，查阅工具书，参考文献，寻找答案；掌握电路调试的一般规律，对实验中出现一般故障，能通过“观察、判断、实验、再判断”的基本方法去解决；能对实验结果进行独立分析和评价。
4、学会使用电子仪器仪表进行逻辑电路的检测、故障分析和排除。
通过独立思考问题、查阅工具书、参考文献、寻找解决问题的途径；掌握常用基本电路调试、测试的一般规律、测试仪器仪表的使用。
基于LM35的体温计的设计-数字电子基础课程设计
目录1.总体方案的设计与选择.......................................... - 1 -1.1 数字温度计的设计标准与要求.............................. - 1 -1.2 系统基本方案............................................ - 1 -1.3 各模块基本功能与设计方案选择与论证...................... - 1 -1.3.1 温度采集模块的设计与论证........................... - 1 -1.3.2 信号转换模块的设计与方案选择....................... - 3 -1.3.3 显示模块的设计与方案选择........................... - 4 -2. 硬件电路设计................................................. - 6 -2.1 温度采集模块的硬件设计.................................. - 6 -2.2 信号转换模块硬件电路设计................................ - 7 -2.3 显示模块设计电路图...................................... - 8 -2.4 电路中相关参数设定...................................... - 8 -3. 电路仿真......................................... 错误!未定义书签。
3.1 仿真软件简介................................ 错误!未定义书签。
3.2 仿真分析................................... 错误!未定义书签。
基于单片机数字温度计课程设计
基于单片机数字温度计课程设计
基于单片机的数字温度计课程设计是一个非常有趣和实用的项目。
首先，我们需要选择合适的单片机，比如常用的Arduino或者STM32等。
然后，我们需要选择合适的温度传感器，比如LM35或者DS18B20等。
接下来，我们可以按照以下步骤进行课程设计：
1. 硬件设计，首先，我们需要将单片机和温度传感器连接起来，这涉及到电路设计和焊接。
我们需要确保电路连接正确，传感器能
够准确地读取温度，并且单片机能够正确地接收并处理传感器的数据。
2. 软件设计，接下来，我们需要编写单片机的程序，以便能够
读取传感器的数据，并将其转换为数字温度值。
我们可以使用C语
言或者Arduino的编程语言来实现这一步骤。
在程序设计中，需要
考虑到温度的单位转换、数据的精度等问题。
3. 显示设计，我们可以选择合适的显示设备来展示温度数值，
比如数码管、液晶显示屏或者OLED屏幕等。
在设计中，我们需要考
虑到显示的清晰度、易读性以及节能等因素。
4. 功能扩展，除了基本的温度显示功能，我们还可以考虑对数
字温度计进行功能扩展，比如添加报警功能、数据存储功能或者远
程监控功能等，这些功能的添加可以提升数字温度计的实用性和趣
味性。
5. 测试与优化，最后，我们需要对设计的数字温度计进行测试，并不断优化，确保其稳定可靠、准确无误地显示温度。
总的来说，基于单片机的数字温度计课程设计涉及到硬件设计、软件设计、显示设计、功能扩展、测试与优化等多个方面，学生可
以通过这样的课程设计项目，全面提升自己的电子设计和编程能力，同时也能够实现一个实用的数字温度计产品。
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目录1.总体方案的设计与选择.......................................... - 1 -1.1 数字温度计的设计标准与要求.............................. - 1 -1.2 系统基本方案............................................ - 1 -1.3 各模块基本功能与设计方案选择与论证...................... - 1 -1.3.1 温度采集模块的设计与论证........................... - 1 -1.3.2 信号转换模块的设计与方案选择....................... - 3 -1.3.3 显示模块的设计与方案选择........................... - 4 -2. 硬件电路设计................................................. - 6 -2.1 温度采集模块的硬件设计.................................. - 6 -2.2 信号转换模块硬件电路设计................................ - 7 -2.3 显示模块设计电路图...................................... - 8 -2.4 电路中相关参数设定...................................... - 8 -3. 电路仿真......................................... 错误!未定义书签。
3.1 仿真软件简介................................ 错误!未定义书签。
3.2 仿真分析................................... 错误!未定义书签。
4 电路的安装与调试.............................................. - 9 -5 误差分析...................................................... - 9 -6 实物照片.......................................... 错误!未定义书签。
7.心得体会..................................................... - 11 -1.总体方案的设计与选择1.1 数字温度计的设计标准与要求1、设计温度测量电路；2、测量范围为0℃～100℃；3、制作并调试所设计电路；4、掌握数字电路的设计及调试方法；1.2 系统基本方案根据系统要求，本次设计可分为三个模块，分别为以18B20为传感器的温度检测模块，以AT89S52的转换模块和以共阴数码管的显示模块。
具体框图如图1—1所示：图1-1 总体结构图1.3各模块基本功能与设计方案选择与论证1.3.1 温度采集模块的设计与论证温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。
不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。
温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。
方案一：采用二极管做温度传感器晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。
例如硅管的PN 结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN结温度传感器。
这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。
测温范围为-50—+150℃。
典型的温度曲线如图1所示。
同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。
方案二：用可编程器件DS18B20做温度传感器DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。
因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
DS18B20产品的特点（1）、只要求一个端口即可实现通信。
（2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。
（3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。
（4）、测量温度范围在－55。
C到＋125。
C之间。
（5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。
（6）、内部有温度上、下限告警设置。
但是18B20需要单片机软件控制，与本次设计要求不符。
方案三：用LM35做温度传感器LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。
由于它采用内部补偿，所以输出可以从0℃开始。
在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热的问题。
这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。
在使用单一电源时，LM35的一个缺点是无法指示低至零度的温度。
据称利用LM35可测出20mV的电压，这一值相当于2℃（一些情况下甚至可测出0～2mV的电压！），但要指示零度或更低的温度时，最好还是再提供一个负电源和一只下拉电阻。
通过比较和对本次设计要求的的考虑，决定采用方案三以LM35作温度传感器。
1.3.2 信号转换模块的设计与方案选择数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号的模拟量后，需经模/数转换变成数字信号才可输入到数字系统中进行处理和控制，因而作为把模拟电量转换成数字量输出的接口电路-A/D转换器是现实世界中模拟信号向数字信号的桥梁，是电子技术发展的关键和瓶所在。
方案一：用可编程器件A/D做转换器如果利用ADC0801进行一次A/D转换，其工作过程为：先由外电路给片选端输入一个低电平，选中此芯片使之进入工作状态，此时输出为高电平，表示转换没有完成，芯片输出为高阻态。
和为高电平时芯片不工作。
当外电路给端输入一个低电平时启动芯片，正式开始A/D转换。
转换完成后，输出为低电平，允许外电路取走～数据，此时外电路使和为高电平，A/D转换停止。
外电路取走～数据后，使为低电平，表示数据已取走。
若要再进行一次A/D转换，则重复上述控制转换过程。
图1-2为ADC0801的应用电路图：图1-2 ADC0801的应用接线图方案二：采用ICL7107做转换器ICL7107是高性能，低功耗的三维半A/D转换电路。
它包含有段译码器，显示驱动器，参考源和时钟系统。
可直接驱动发光二极管（LED）。
ICL7107将高精度、通用性很好的结合在一起，有低于10μV的自动效零功能，零漂小于1μV/°C。
主要特点：(1)保证零电平输入时，各两量程的读值均为零(2)很低的噪声(3)差动输入和差动参考源，直接LED显示驱动(4)不需外接有源电路(5)低功耗管脚排列如图：图1-3 ICL7107引脚图通过比较和对本次设计要求的考量，最终决定采用方案二进行设计。
1.3.3 显示模块的设计与方案选择通过转换模块对模拟量的转换，使显示模块接收到的是数字量，现实更精确简单。
方案一：采用液晶显示液晶显示器(lcd)是现在非常普遍的显示器。
它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。
液晶显示器（lcd）的原理与阴极射线管显示器（crt）大不相同。
lcd是基于液晶电光效应的显示器件。
包括段显示方式的字符段显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。
液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。
也仅显示虽然方便，但是显示亮度不够，比较模糊，而且需要软件对其进行驱动，与本次课设的用以相违背。
方案二：采用LED数码管进行显示LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。
当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。
假如我们将"b"和"c"段接上正电源，其它端接地或悬空，那么"b"和"c"段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。
而将"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。
数码管不仅价格便宜而且容易驱动，亮度好且比较稳定。
其管脚图如图1-4所示：图1-4 数码管引脚图通过比较，本次设计采用方案二进行显示模块的设计。
2. 硬件电路设计2.1 温度采集模块的硬件设计本次设计采用LM35作为温度传感器，LM35是NS公司生产的集成电路温度传感器系列产品之一，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。
LM35是一种内部电路已去噪校准放大的集成温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，输出端电压信号基本满足本设计的需求。
转换公式如式：0°C 时输出为0V，每升高1°，输出电压增加10mV。
其电源供应模式有单电源与正负双电源两种.正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25°C下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。
本次设计的温度检测模块硬件图如图2-1所示：图2-1 温度检测模块图2.2 信号转换模块硬件电路设计本次设计采用三位半LED显示A/D转换器ICL7107，此集成芯片内部包含有数码管的驱动电路，此次选用ICL最典型的应用电路，设计图如图2-2所示：图2-2 ICL7107应用电路图2.3 显示模块设计电路图本次设计采用气味数码管进行显示，ICL7107中已包含数码管驱动电路，所以数码管只需与ICL7107的输出端对应连接即可，设计图如图2-3所示：图2-3 数码管电路2.4 电路中相关参数设定该电路的阀值电压Ut 为：Vcc R R R ut *)43(4+=当Uo<Ut 时，Uo=Uol;当Uo>Ut 时，Uo=UoH ；电路只有一个阀值电压，故为单限比较器。
Uo 的高低电平决定与集成运放输出电压的最小值和最大值。
如果输入电压VA 与某一个固定不变的电压VB 相比较，如图3(a)所示。