半导体三极管β值范围测量仪设计..docVIP

半导体三极管β值范围测量仪设计 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）。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。 当RB固定时，IB=(VEE-VBE)/RB 为固定值， 则IC=βIB=β(VEE-VBE)/RB VO=ICR=β(VEE-VBE)R/RB 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 V4 V3 V2 V1 50 0 0 0 0 5080 0 0 0 1 80120 0 0 1 1 120180 0 1 1 1 180 1 1 1 1 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。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IC=βIB的关系，被测物理量β转换成集电极电流IC 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 取电路参数：R1=R2=R3=Rf, vo=vi2-vi1 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。 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