半导体三极管β值范围测量仪设计
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
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
摘要半导体三极管β值测量仪是用来测量NPN型三极管电流放大倍数β值的一种简易仪器。
它的设计分为几个部分，首先是转化电路，用微电流电路使晶体管基极电流为一定值，用转化电路将所求c I转换为电压来测量。
然后是比较电路，将转换电路得来的电压与所预设的基准电压比较即可知道β值的范围具体是在80~120,120~160还是160~200之间，其中基准电压用电阻分压的形式得到，大于对应的基准电压输出高电平，否则输出低电平，由比较电路的到比较结果后，将对应β值的由高到低的比较结果连接到发光二极管的阳极并且将二极管阴极接地这样即可实现当没有接入三极管或者β<80时，四个发光二极管全灭；80<β<120时，发光二极管亮一只；120<β<160时，发光二极管亮两个；160<β<200时，亮三个发光二极管；当β>200时，四只发光二极管全亮。
关键词：NPN三极管；转换电路；比较电路；发光二极管一、总体方案与原理说明 1、总体方案框图如图：2、各部分电路功能的简单说明：① 转换电路：它是用与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，再把这个电压采样放大，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电路和起放大隔离的差动放大电路。
② 电压比较电路：由于被测量的物理量要分三档（即β值分别为80～120，120～160及160 ～200对应的分档编号分别是1、2、3）还要考虑到少于80，和大于200的，于是比较电路需要把结果分成五个层次。
则至少需要四个基准电压，该电路就是有一个串联电阻网络产生四个不同的基准电压，再用四个运算放大器组成的比较电路，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，对应某一定值o U ，相应的一个比较电路输出为高电平，其余比较器输出为低电平。
③显示：该电路功能是用发光二极管显示被测量的NPN 型三极管β值的档次。
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。
青岛大学自动化课程设计报告
半导体NPN三极管β值测量仪设计报告摘要本设计由集成运放LM324比较电路、555波形产生电路、电路、译码电路等模块组合而成。
设计一个微电流源将输出的电流接到待测三极管的基极，给基极一个恒定的电流。
利用三极管将电流放大。
利用比较电路将变化的模拟量转化为高低电平用CD4532编码，CD4511译码，数码管显示。
发挥部分将三极管输出电流接到555上构成一个流控振荡器。
用另一个555搭成单稳态触发器。
两个555的输出相与之后的结果输出到十进制计数器，通过计数器计数后，进行锁存，最后经过译码器并用7段数码管显示出β值。
关键字：NPN三极管β值，流控振荡器，单稳态触发器一、设计题目及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。
1、对被测NPN型三极管值分三档；2、β值的范围分别为80～120及120～160，160～200对应的分档编号分别是1、2、3；待测三极管为空或β小于80时时显示0，超过200显示4；3、用数码管显示β值的档次；4、用数码管显示β值的数值（发挥部分）；5、响应时间不超过2秒，显示器显示读数清晰（发挥部分）。
二、方案的比较与论证根据题目要求，本测试仪由以下几大模块构成：信号发生模块、信号采集模块、信号转换模块、计数显示模块。
三极管β值测试仪框图如图1-1所示：信号发生信号采集信号转换计数显示图1-1 系统框图2.1信号发生模块方案一：利用被测三极管构成放大电路，Q2是被测三极管，其基极电流可由R1、L1限定，把三极管β值转换为电压输出：VR2＝β*IB*R2。
电路图如图1-2所示。
图1-2放大电路方案二：利用三极管构成微电流源，产生恒定的电流，然后经过三极管放大产生电流。
方案一电路简单，但是IB的精度难以调整。
方案二构成了电流源，干扰较小，所以我们采用方案二。
2.2信号采集模块利用运放LM324将三极管产生的放大电流采集出来，产生相应的高低电平。
2.3信号转换模块（发挥部分）方案一：采用压控振荡电路，利用积分电路和滞回比较电路，将电压转换成相应的频率。
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。
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。
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。
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。
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。
【毕业设计】半导体三极管β值测量仪
【毕业设计】半导体三极管β值测量仪【毕业设计】半导体三极管β值测量仪2012课程设计论文题目：半导体三极管β值测量仪年级专业：学号：姓名：________________ ____________ ____________摘要本设计以集成运放LM324为核心器件并加以555定时器、编码、译码等器件搭接而成。
在基本部分，首先自制微电流源产生恒定电流，作为待测三极管的基极电流，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，集电极电阻上的电压又反映了IC，用差分电路从待测三极管的集电极采集电压，即将变化的β值转化为与之成正比变化的电压量，再进行电压比较、分档，将连续变化的模拟量转化成高低电平0和1，再用CD4532编码、CD4511译码，显示部分采用共阴七段数码显示管。
在发挥部分，设计压控振荡器将采集的电压量转化成与之成正比变化的频率，合理设定参数使在一定时间内通过的脉冲个数即为被测三极管的β值；计数时间控制信号是基于555定时器设计而成的多谐振荡器产生；74LS90构成十进制计加法计数器，用于计数脉冲的个数，计数时间结束时将计数值送74LS194锁存，并在计数时间信号的控制下将锁存数值送至CD4511译码，最后由共阴七段数码显示管显示计数值。
纵观整体，本设计集所学电子技术大部分知识，其中前半部分的微电流源、采样电路、电压比较电路以及压控振荡电路均属于模拟部分，而后半部分的编码、译码、定时及显示部分则属于数电部分。
设计完成后首先在计算机上用multisim仿真优化设计方案，仿真正确后在面包板身上安装、调试。
关键词：三极管β值、微电流源、压控振荡器目录- 1 -一、设计任务----------------------------------------------------------------------------------------------- -3-二、设计要求----------------------------------------------------------------------------------------------- -3-三、电路设计----------------------------------------------------------------------------------------------- -3-3.1 设计思路----------------------------------------------------------------------------------------- -3-3.1.1 基础部分--------------------------------------------------------------------------------- -3-3.1.2 发挥部分--------------------------------------------------------------------------------- -6-3.2 参数计算及部分元器件说明------------------------------------------------------------------- -9-3.1.1 基础部分--------------------------------------------------------------------------------- -9-3.1.2 发挥部分------------------------------------------------------------------------------- -14-四、完整电路图------------------------------------------------------------------------------------------ -17-五、组装调试----------------------------------------------------------------------------------------------- -18-5.1 使用的主要仪器和仪表----------------------------------------------------------------------- -18-5.2 调试电路的方法和技巧----------------------------------------------------------------------- -18-5.3 测试的数据和波形并与计算结果比较分析----------------------------------------------- -18-5.4 调试中出现的故障、原因及排除方法------------------------------------------------------ -18-六、总结----------------------------------------------------------------------------------------------------- -19-七、系统元器件列表-------------------------------------------------------------------------------------- -19-八、收获、体会-------------------------------------------------------------------------------------------- -19-九、参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------- -20-- 2 -一、设计任务设计制作一个可自动测量NPN型硅三极管β值的显示测量仪。
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；
电子课程设计报告--半导体三极管β值范围测量仪设计实验
电子课程设计报告学校名称：青岛大学学院名称：2010级自动化工程学院专业班级：学号：姓名：一、设计任务二、设计要求三、电路设计3.1 设计思路3.2 参数计算及部分元器件说明四、完整电路图五、五、组装调试5.1 使用的主要仪器和仪表5.2 调试电路的方法和技巧5.3 测试的数据和波形并与计算结果比较分析5.4 调试中出现的故障、原因及排除方法六、总结七、七、系统元器件列表八、收获、体会九、九、参考文献半导体三极管β值范围测量仪设计实验一、课题名称: 半导体三极管β值及范围测量仪二、设计内容及要求:1、设计内容: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、设计要求:1）对被测NPN型三极管值分三档；2）β值的范围分别为80～120及120～160，160～200对应的分档编号分别是 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值的档次；设计一个半导体三极管β值测量仪，将待测三极管按照共射的方式接入电路，给基极一个恒定的电流。
利用三极管将电流放大，再利用运放将放大的电流进行采样输出电压值，在经过比较电路分档，经过数码管显示β值档次。
三、电路设计：1、设计思路基本部分首先，基本部分分为电流源电路、采样电路、分压电路、比较器、编码电路、译码及显示电路六个模块组成。
设计框图如下：基本部分方案方框图1）电流源电路采用威尔逊电流源作为微电流源电路部分。
如下图：2）采样电路此模块由差分放大电路组成，把与三极管 值成比例的集电极电压取出来，再把电压采样放大，为下一级电压比较电路提供采样电压，同时起隔离作用，防止对前面的电路造成影响。
合理设定参数，使放大倍数为1，运放采用+5V单电源供电。
如下图：3）比较电路被测β值须分为三档（即β值分别为80～120、120～160及160～200，对应档的编号分别是1、2、3，同时规定β<80或空测时显示为0，β值超过200时显示为4）所以必须考虑到少于80和大于200的情况，于是比较电路需要把结果分成五个层次，故需要四个基准电压。
三极管B测量仪设计报告
通信与电子学院《专业设计实训Ⅰ》半导体三极管β值测量仪设计与制作报告专 业班 级学生姓名指导教师提交日期半导体三极管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<200。
（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．设计方案3.1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。
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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0~50、50~100、100~150、150~200、200~250五个档次，对对应分档进行编号，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0~50、50~100、100~150、150~200、200~250，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。
当RB 固定时，IB=(VEE-VBE)/RB为固定值，则IC=βI B=β(V EE-V BE)/R BV O =ICR=β(V EE-V BE)R/R B当VEE 、RB、R选定时，VO∝β,这样实现β-V转换电路。
注意，在设置电阻阻值时应使晶体管和运算放大器均工作于线性区如右图（2）β-V转换电路2、比较电路进行电压比较电路设计时，应先测出β-V转换电路在β值为50.80.12.180时的输出电压值，将这些值作为电压比较器的基准电压VREF1,VREF2,VREF3,VREF4,四个基准电压可以用直流电源电阻分压构成。
当被测三极管的在不同档次范围时，电压比较电路的输出代码见下表：电压比较电路输出代码表100<β<1500 0 1 1150<β<2000 1 1 1200<β<2501 1 1 1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。
运放采用LM324内部有四个运放构成，引脚如(3)下：（2）差动放大电路介绍：根据三极管电流I C=βI B的关系，被测物理量β转换成集电极电流I C 而集电极电阻不变，利用差动放大电路对被测三极管集电极上的电压进行采样，。
差动放大电路原理如图（7）所示：根据理想运放线性工作状态的特性，利用叠加原理可求得1i1f2i3231fo1vvvRRRRRRR-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=取电路参数：R1=R2=R3=R f, v o=v i2-v i1图（4）差动放大电路可见，输出电压值等于两输入电压值相减之差，实现相减功能。
其中运算放大器采用集成电路LM741。
LM741采用单电源供电，其内部只由4个运算放大器构成。
比较电路主要由741构成，转换电路输出的电压U0 通过741分别与U1，U2，U3，U4进行比较，并输出相应的高电平或低电平：比较器的N端和前转换电路的转换电压U相接，而P端则接由两个电阻分压决定的基准电压，这两个电压进行比较，从而在输出端可输出。
比较得出的高低电平。
当U大于基准电平，则输出低电平，即输出0；否则输出1。
在实验中，4个741由一个LM324代替：其中LM324的结构图如图（5）所示：图（5）LM324结构图2、6、9、13为反相输入，3、5、10、12为同相输入，1、7、8、14为输出，4接＋5V，11接-5V。
图（6）LM324内部运算放大器LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图（5）所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，如图（6）所示。
除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o的信端的相同。
由于被测量的物理量要分五档（即 值分别为小于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）于是比较电路需要把结果分成五个层次。
需要四个基准电压，于是有一个串联电阻网络产生四个不同的基准电压，再用四个运算放大器组成的比较电路，将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路U，相应的一个比较电路输出为高电平，其余比较器输入端进行比较，对应某一定值o输出为低电平。
电压比较电路总图基准电压： V REF1=5*4.2/（4.2+47）=0.577VV REF2=5*12/（12+47）=1.017VV REF3=5*20/（20+47）=1.493VV REF4=5*33/（33+47）=2.062V所以，当V0 < 0.577V时，数码管显示“0”当0.577V < V0 < 1.017V时,数码管显示“1”当1.017 < V0 < 1.493V 时，数码管显示“2”当1.493 < V0 < 2.062V时，数码管显示“3”当V0 > 2.062V时，数码管显示“4”3、编码电路将电压比较电路的比较结果（高低电平）进行二进制编码。
该编码功能主要由集成芯片8线-3线优先编码器CD74LS148完成。
它允许多个输入信号同时有效，但只对一个优先级最高的输入信号进行编码。
优先级低的信号则不起作用其管脚图和内部引脚图如下图所示：74LS148的真值表如下图所示：4、译码电路该电路主要是把编码电路编成的二进制编码译码成十进制数，以便于人机交流（即要显示的数为人类易懂的十进制数1、2、3）。
该电路功能主要由芯片74LS47完成。
74LS47其引脚图和内部管脚图如下图所示:74LS47的功能真值表：5、显示电路该电路功能是用共阳数码管显示被测量的NPN 型三极管 值的档次。
LED 数码管是将电信号转换为光信号的固体显示器件，它由七个条形发光二极管构成七段字形，七段分别为 a 、b 、c 、d 、e 、f 、g ，显示哪个字形，则相应段的发光二极管就发光 数码显示管的管脚图如图（16）所示：a b c d e f g ha b c d af b e fg hg e c d(a) 外形图(b ) 共阴极(c) 共阳极+V C Ca b c d e f g h四、总体电路图五、调试过程及测试结果第一次调试时数码管只显示4，插上三极管后没有任何现象，还是显示4.检查电路后发现LM324的正负接错，后再接上电源后还是只显示4.第二次调试电路还是一样的现象，后用电压表测量个电压比较器反向端电压时发现并没有实现分压，可是只给提供基准电压电路通电时发现电路是可以实现分压功能的。
后检查发现LM324芯片坏了，换了芯片后电路可以实现分压，可是数码管还是不能正常显示。
第三次调试由于三极管无法知道其β值，给电压比较器同向端提供的电压不稳定，所以我们采取给电压比较器LM324同向端直接提供0.4V、0.8V、1.2V、2.0V、3.0V的电压后，发现数码管分别显示0、1、2、3、4。
由此得出我们这个半导体三极管β值范围测量仪能够完全实现它的功能。
六、元件清单Report Generated From DXPDescription Designator Footprint LibRef Quantity ValueCommon Anode Seven-Segment Display, RightDS1 DIP10 Dpy Blue-CA 1Hand DecimalNPN Bipolar Transistor Q1 SO-G3/C2.5 QNPN 1Semiconductor Resistor R1 AXIAL-0.5 Res Semi 1 1KSemiconductor Resistor R2 AXIAL-0.5 Res Semi 1 50KSemiconductor Resistor R3 AXIAL-0.5 Res Semi 1 6.7KSemiconductor Resistor R4 AXIAL-0.5 Res Semi 1 51KSemiconductor Resistor R5 AXIAL-0.5 Res Semi 1 12KSemiconductor Resistor R6 AXIAL-0.5 Res Semi 1 50KSemiconductor Resistor R7 AXIAL-0.5 Res Semi 1 20KSemiconductor Resistor R8 AXIAL-0.5 Res Semi 1 50KSemiconductor Resistor R9 AXIAL-0.5 Res Semi 1 37KSemiconductor Resistor R10 AXIAL-0.5 Res Semi 1 950KQuadruple Operational Amplifier U1 SO-G8/E2.5 LM324AD 1Quadruple Operational Amplifier U2 SO-G8/E2.5 LM324AD 1BCD-to-7-Segment Decoder U3 A_7447 18-to-3 Priority Line Encoder U4 V74148 1七、总结：通过这次对半导体三极管 值测量的课程设计，使我们组各成员不仅学到了综合设计各电路的方法，而且在设计的过程中又综合运用了学过的模拟部分和数字部分的知识。