课程设计2011秋.ppt
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课程设计2011秋.ppt
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题目:
半导体三极管题目:
半导体三极管值值及范围测量仪及范围测量仪任务:
设计制作一个自动测量三极管直流放大系数任务:
设计制作一个自动测量三极管直流放大系数值范围的值范围的装置。
装置。
1、对被测、对被测NPN型三极管值分三档;型三极管值分三档;2、值的范围分别为值的范围分别为80120及及120160,160200对应对应的分档编号分别是的分档编号分别是1、2、3;待测三极管为空时显示;待测三极管为空时显示0,超过,超过200显示显示4。
3、用数码管显示、用数码管显示值的档次;值的档次;4、用数码管显示用数码管显示的值。
的值。
参考元器件参考元器件集成电路集成电路:
LM324、LM311、LM351、741、CD4532、NE55、74LS74、74LS47、74LS90、74LS14、CD4511、CC4011等;等;三极管三极管9013,9014,9015电阻若干电阻若干电容若干电容若干七段数码管七段数码管要求调试步骤自拟要求调试步骤自拟逐级逐级/分块调试分块调试关键测试点静态电压正常关键测试点静态电压正常各级功能调试正常各级功能调试正常整机联调正常整机联调正常设计指标测量(测试)设计指标测量(测试)(搭电路时每一部分,测试正确,且知道(搭电路时每一部分,测试正确,且知道测试点在哪,再往下搭)测试点在哪,再往下搭)设计要求11、提前准备好设计方案,提前准备好设计方案,严禁抄袭严禁抄袭。
(雷同。
(雷同50%50%全部全部退回重写或不及格)退回重写或不及格)22、使用、使用MultisimMultisim20012001对设计的电路进行仿真。
对设计的电路进行仿真。
33、使用面包板完成硬件制作和组装、使用面包板完成硬件制作和组装,应合理布线,应合理布线,作品外观要尽量美观。
作品外观要尽量美观。
44、详细记录详细记录设计、安装、调试、测量中的思路、现设计、安装、调试、测量中的思路、现象、数据、排障过程等,以备撰写报告用。
象、数据、排障过程等,以备撰写报告用。
55、按时提交设计报告,报告格式按时提交设计报告,报告格式严格按照报告格式严格按照报告格式进行,在后面会详细说明。
进行,在后面会详细说明。
课程设计报告要求开放实验报告应包括以下几部分内容:
开放实验报告应包括以下几部分内容:
(一)课题名称
(一)课题名称
(二)设计内容及要求。
(二)设计内容及要求。
(三)电路设计,包括:
(三)电路设计,包括:
11、电路设计的整体框图、电路设计的整体框图22、参数计算和元器件选择说明。
、参数计算和元器件选择说明。
(四)画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。
(四)画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。
(五)组装调试,包括:
(五)组装调试,包括:
使用的主要仪器和仪表;使用的主要仪器和仪表;调试电路的方法和技巧;调试电路的方法和技巧;测试的数据和波形并与设计结果比较分析;测试的数据和波形并与设计结果比较分析;调试中出现的故障、原因及排除方法。
调试中出现的故障、原因及排除方法。
(六)总结(六)总结总结设计电路和方案的优缺点,指出课题的核心总结设计电路和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,提出改进意见和展望。
及实用价值,提出改进意见和展望。
(七)列出系统需要的元器件。
(七)列出系统需要的元器件。
(八)收获、体会。
(八)收获、体会。
(九)参考文献。
(九)参考文献。
课程设计报告要求设计思路:
使用被测三使用被测三极管构成放极管构成放大电路大电路取样电路取样电路+比较器比较器电路电路编编码码器器译译码码电电路路数码管数码管显示显示得到与得到与成比例的成比例的电压信号电压信号只有一个比较器只有一个比较器的输出有效的输出有效1.1.将变化的将变化的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。
档。
上述转换过程可由以根据三极管电流上述转换过程可由以根据三极管电流IICC=IIBB的关系,当的关系,当IIBB为固定值时,为固定值时,IICC反反映了映了的变化,电阻的变化,电阻RRCC的电压的电压VVRCRC又反映了又反映了IICC的变化,对的变化,对VVRCRC取样加入后级进行分档取样加入后级进行分档比较。
比较。
2.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比较,对应某,对应某一定值,只有相应的一个比较电路输出为高电平,则其余比较器输出为低电平一定值,只有相应的一个比较电路输出为高电平,则其余比较器输出为低电平。
对比较器输出的高电平进行二进制。
对比较器输出的高电平进行二进制编码编码,再经显示译码器,再经显示译码器译码译码,驱动数码管,驱动数码管显示显示出相应的档次代号。
出相应的档次代号。
压控振荡器压控振荡器计数计数译码译码显示显示555产生秒脉冲产生秒脉冲1.Ib的选择应在的选择应在30A40A之间为宜之间为宜,因为:
因为:
(1)值与值与Ic有关;有关;
(2)小功率管的)小功率管的值在值在Ic23mA时较大,而在截止与饱和区较小,测量时较大,而在截止与饱和区较小,测量不准确。
不准确。
微电流源微电流源22.V.VCECE的选择应不小于的选择应不小于1V,1V,以使三极管工作在合适的状态。
以使三极管工作在合适的状态。
三极管三极管9013,9014(NPN)9015(PNP)取样隔离取样隔离为了避免后级电路对前级电路为了避免后级电路对前级电路的影响,采用跟随器作为隔离级。
的影响,采用跟随器作为隔离级。
注意差动放大器输入的静态平衡!
注意差动放大器输入的静态平衡!
R1=R2=R3=Rf,vo=vi2-vi1T1、T2、R1、R3构成微电流源电路,构成微电流源电路,R2是被测管是被测管T3的基极电流取样电阻,的基极电流取样电阻,R4是集电极电流取样电阻。
由运放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。
构成的差动放大电路,实现电压取样及隔离放大作用。
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,只有相应的一个比较电路输出为高电平,则其余比较器输出为低电一定值,只有相应的一个比较电路输出为高电平,则其余比较器输出为低电平。
对比较器输出的高电平进行二进制编码,再经显示译码器译码,驱动数平。
对比较器输出的高电平进行二进制编码,再经显示译码器译码,驱动数码管显示出相应的档次代号。
码管显示出相应的档次代号。
由由于于被被测测量量的的物物理理量量要要分分三三档档(即即值值分分别别为为50508080、8080120120及及120120180180,对对应应的的分分档档编编号号分分别别是是11、22、33)所所以以还还要要考考虑虑到到少少于于5050,和和大大于于180180的的状状况况,于于是是比比较较电电路路需需要要把把结结果果分分成成五五个个层层次次。
需需要要四四个个基基准准电电压压,于于是是有有一一个个串串联联电电阻阻网网络络产产生生四四个个不不同同的的基基准准电电压压,再再用用四四个个运运算算放放大大器器组组成成的的比比较较电电路路,将将取取样样信信号号同同时时加加到到具具有有不不同同基基准准电电压压的的比比较较电电路路输输入入端端进进行行比比较较,对对应应某某一一定定值值,相相应应的的一一个个比比较较电电路路输输出出为为高高电电平平,其其余余比比较较器输出为低电平。
器输出为低电平。
电压比较器电压比较器图(12)CD4532引脚图编码编码为了把测试结果显示出来必须对结果进行编码译码,这里我们采为了把测试结果显示出来必须对结果进行编码译码,这里我们采用集成芯片用集成芯片8位优先编码器位优先编码器CD4532,其引脚图如图(,其引脚图如图(12)所示:
)所示:
其其中中:
AA、BB、CC、DD为为数数据据输输入入端端,、LELE为为控控制制端端。
aagg为为输输出出端,其输出电平可直接驱动共阴数码管进行端,其输出电平可直接驱动共阴数码管进行0099的显示。
的显示。
根根据据CD4511CD4511的的真真值值表表,要要使使译译码码电电路路正正常常工工作作,LELE接接低低电电平平,、接接高高电电平平,DD端端悬悬空空,CC、BB、AA、分分别别接接编编码码器器的的三三个个输输出出端端Q2Q2、Q1Q1、Q0Q0。
而八个输出端则接共阴数码管的输入端。
而八个输出端则接共阴数码管的输入端。
CD4511CD4511真值表如图(真值表如图(1515)所示:
)所示:
译码编码译码显示计数器AB1s1s复位为复位为0寄存器寄存器,编码器编码器和和频率显示器频率显示器发挥部分测频555定时器产生秒脉冲计数器计数器74LS90译码器译码器CD4511
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