2021年简易晶体管图示仪

简易晶体管图示仪

欧阳光明（2021.03.07）

实验陈述

专业：通信工程

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

一、课题名称：简易晶体管图示仪

二、摘要：

本陈述主要论述了简易晶体管图示仪的设计原理与实现办法，通过阶梯波修改基极电位以及三角波在集电极扫描得出转移特性曲线，陈述中了实验的仿真电路与实际搭接情况以及各部分电路测试情况，阐发了实验中呈现的问题并说明了解决的办法。

三、关键词：

方波三角波阶梯波晶体管转移特性曲线

四、设计任务要求

1.基本要求：

1)设计一个阶梯波产生器，f≥500Hz ，Uopp≥3V，阶数N=6；。

2)设计一个三角波产生器，三角波V opp≥2V；

3)设计呵护电路，实现对三极管输出特性的测试；

2.提高要求：

1)可以识别NPN，PNP 管，并正确测试不合性质三极管；

2)设计阶数可调的阶梯波产生器。

五、设计思路及总体结构框图

1.设计思路

晶体管特性图示仪是一种能对晶体管的特性参数进行测试的仪器。该仪器用可调节的阶梯波和三角波对晶体管进行周期性扫描，并将结果以图示的方法显示在屏幕上。

首先利用555时基振荡器产生方波。一方面方波输入到双运算放年夜器LF353，LF353的一个运放作为积分器产生锯齿波，另一个运放构成反相放年夜电路获得合适幅值的三角波输入到三极管的集电极作为扫描电压。另一方面方波作为时钟信号输入四位同步二进制计数器74LS169，取其低三位输出作为地址输入到CD4051的地址端，通过分压在CD4051的数据输入端输入等间隔的电位值，CD4051作为数据选择器，根据输入的地址对数据进行选择性输出，从而获得阶梯波；然后把阶梯波作为基极电位输入到三极管的基极；通过示波器两通道辨别接集电极和射极，以XY模式显示晶体管的转移特性曲线。

2.总体设计框图：

*欧阳光明*创编 2021.03.07

六、 分块电路和总体电路的设计 1.

方波产生器电路

通过555振荡器产生时钟信号，所需电压为±5V 。 间接反响型无稳电路

T1=0.693（RA+RB ）*C;

T2=0.693*RB*C;

f=1.433/(RA+2*RB)*C; 占空比：(RA+RB)/(RA+2*RB)

想要产生占空比为50%左右的方波，RB 要远年夜于RA

方波电路 积分电路

阶梯波电路

示波器

Y X

方波产生器Multisim设计电路

2.三角波产生电路

将NE555产生的方波输入双运算放年夜器LF353中，利用其第一个运放构成反向积分电路产生三角波，利用第二级运放构成反向加法放年夜电路，产生合适要求的三角波。

三角波产生器Multisim仿真电路

3.阶梯波产生器电路

方波作为时钟信号输入74LS169，74LS169作为同步四位二进制计数器，统计时钟沿个数，将其低三位输出作为地址输入到CD4051中（低三位输出构成模为8的计数器，从000到111），采取8个等值的电阻分压产生等间隔的电位值，输入到CD4051的数据端，CD4051作为数据选择器，在收到不合的地址时输出不合的电位，从而产生8阶阶梯波。

阶梯波产生器Multisim仿真电路

4.晶体管特性曲线的显示

将产生的三角波输入到三极管S8050(Multisim仿真中用2N2222取代)的集电极用作扫描，将产生的阶梯波输入到三极管的基极修改基极电位。晶体管转移特性曲线是Ic和Vce的关系，在三角波射极接电阻Re，通过丈量Re两真个电压年夜小间接丈量流入集电极的电流年夜小。示波器的两路一路丈量Re两真个电压，另一路在晶体管的集电极丈量Vc年夜小，并选择XY模

式获得晶体管的转移特性曲线。

七、实现功能说明

1.基本功能的实现

1)方波产生器，f=1.548kHz ，Uopp=3.63V；

2)阶梯波产生器，f=196.85Hz ，Uopp=5V，阶数N=6；

3)三角波产生器，三角波V opp=11.2V，f=1.54kHz;

4)晶体管特性曲线

可获得6条晶体管输出特性曲线组。

输出特性曲线是丈量所得Uce与Ic的转移关系曲线。用三角波扫描集电极，X轴丈量三极管的集电极电压，以暗示

Uce的值；Y轴丈量Re上的电压，通过电压值来以暗示Ic的值。这样在示波器的XY模式下就可以获得一条输入特性曲

线。基极电位产生修改，即可获得新的输出特性曲线。把阶

梯波做为三极管基极电压输入，即可获得NPN的输出特性曲线。

2.提高要求

1)显示NPN管特性曲线簇

测试办法：在原电路的基础上进行改装。首先要将要将晶体

管的CE互换，将E接锯齿波（高电位）；其次示波器的CH1、

CH2的接法也要相应修改

2)实现曲线簇48阶可调

通过在三角波产生电路中加滑动变阻器修改三角波的直流电位从而实现晶体管特性曲线的数目变更

3.实际电路搭接

八、故障及问题阐发

1.Multisim仿真时三角波产生电路无法输出正确波形。

LF353双运放将方波变成三角波，仿真时发明第一级积分电路可以产生幅度很小的三角波而第二级放年夜电路输出呈直流，没有三角波输出。仔细观察第一级产生波形后发明第一级产生的三角波有一个很年夜的直流偏置，如果直接对波形进行放年夜，不但三角波幅值被放年夜，直流偏置也会被放年夜。通过在第二级放年夜电路的同相端加比较电压从而解决了问题。使第二级放年夜电路同时具有加法电路功能。

2.Multisim仿真时输出特性曲线条数过少

仿真时转移特性曲线只能输出两阶，在调试各部分电路时发明造成这种现象的原因是三角波幅值太小，招致阶梯波的高阶无法扫描到。三角波幅值过小，由于反响电阻阻值选择不当。可是纯真增年夜反响电阻组织又会使其直流偏置修改。通过M将

ultisim中LF353所需的几个电阻都改成滑动变阻器，找到合适的阻值后，再在电路中替换，从而获得合适的三角波。并且在这个过程中，发明修改积分电路的呵护电阻可以修改最终三角波的偏置从而修改输出特性曲线条数，为后面的提高要求提供了一种实现办法。（后面测试中发明，修改射极电阻对这一问题也能有效解决）

3.实际搭接电路时阶梯波无法正确输出

由于仿真的器件ADG408与CD4051其实不完全相同，造成了输出的混乱，对CD4051的管脚图和功能表进行研究后重新搭接了电路。

4.由于分压造成的波形混乱