《大学生电子设计竞赛设计报告-简易三极管参数测试仪设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学生电子设计竞赛设计报告-简易三极管参数测试仪设计（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1黑龙江省大学生电子设计竞赛设计报告密号：（密号由组委会填写）黑龙江省大学生电子设计竞赛设计报告题 目： 简易三极管参数测试仪 学 校： 哈尔滨工程大学 参赛队员姓名： 有效联系方式： 03821 ，03815 2晶体管参数测试设计要求1） 制作出晶体管参数测试仪2） 测试参数的种类，数量自定3） 测试参数的精度自定4） 测试仪的功能，例如对测试的结果是否存储，显示，打印等自定目录一.摘要3二.Abstract And Keyword3二.方案论证与比较41三极管基极和集电极电压采样电路42三极管共射极输入输出曲线43测量结果显示方案4三.主要电路工作原理与计算41总体设计思路42采样电路设计
2、与放大系数计算53. 施压电路设计84 输入输出特性曲线测量95人机界面106其它功能扩展107误差分析11四. 系统测试及分析13五误差分析13六. 总结143简易三极管参数测试仪摘要本设计以 AT89C51 单片机最小系统为核心，用汇编语言编程，用多组放大器组成恒流源采样电路，可靠地实现了对三极管基极和集电极电流的检测，通过 ADC118 和放大器组成数据采集电路。系统能准确地测量交直流放大系数。单片机对采集到数据进行处理，并用液晶显示各项参数。关键词：单片机，采样电流, 液晶显示AbstractThe design is based on the microcontroller AT89
3、C51 system, has reliably actualized the meterage of dynatron base pole current and collector current by the combination of a few groups of relays, and has the part of sampling circuit composed of ADC118 . Our system can accurately measure . The data collected is processed by the microcontroller and
4、then is displayed in the LCD. Keywords microcontroller ， sampling circuit ， relays ,LCD4一.方案论证与比较根据题目要求，本系统的设计可以划分为以下几个部分，下面对每个设计方案分别进行论证与比较：1、 三极管基极和集电极电压采样电路方案一：采用在基极和集电极电阻两端直接测电压的方法。用这种方法虽然简单，但是电路复杂，需要多个运算放大器，精确度不高，很难达到题目要求。方案二：采用在发射极串电阻，直接在发射极测量电流 Ice 的方法。这种方案由于电阻两端对地电压较低，便于放大检测。但由于发射极电阻的存在，使基极电
5、位很难确定，不便于基极电阻的选择，对 Uce 的确定也会带来一定困难。方案三：用两路数据采集电路分别对基极电压和集电极电阻两端电压进行采样。基极电压经过普通运放组成的同向比例放大电路进行放大后送 AD 采样。而集电极电阻两端的电压采用 OP07 放大。若所测三极管为 PNP 型管，则经过反向比例电路转换成正电压以满足 ADC118 采样的需要。综合考虑，方案三电路结构简单，测量精度较高，故采用方案三。2. 三极管共射极输入输出特性曲线测量因时间问题，这只是我们的构想三极管输入特性曲线的测量方案：固定电压| VC |=12V,通过 DAC0832 逐渐增大基极电压,每增大一次电压采集一次电流 i
6、B,记入内存.单片机将采集所得的各项数据处理后，在上位机（电脑）上输出曲线。三极管输出特性曲线的测量方案通过改变基极电阻,达到题目要求的基极电流。同样通过 DA 输出改变电压VCE 每当改变一次集电极电压就采集一次电流 iC,记入内存,显示输出曲线 。3. 测量结果显示方案方案一：把测量所得的参数通过数码管显示方案二：把测量所得的参数和特性曲线通过液晶屏显示，这种方案虽然简便易行，但显示精度不高。方案三：把所有的测量结果送到上位计算机进行显示，显示精度比较高，但不够方便灵活，并且需两个全双工串行接口，实现比较困难。权衡以上三种方案，我们初步打算晶体管的基本参数用 LCD 显示，同时扩展与 PC
7、 机连接的 RS232 串行通讯接口，用 vb 编写接收软件用来显示三极管的输入输出特性曲线，这样使用起来既方便灵活，又提高了精度，而且扩展了数据存储、打印等功能，但由于时间关系，我们没来得及做出曲线部分的电路，只5把构思列出。二.主要电路工作原理与计算1总体设计思路总流程图如下：2. 采样电路设计与放大系数计算（1）基极和集电极电压采样电路固定基极的电流，并使三极管工作在放大区，从而对特定 NPN 三极管来说其 B 极电流稳定。基极电流的恒流由运放 OP07 实现（电路见图） ，此 OP07 正向端加 1V 的电压。我们用精准电压源 MC1403 加电压跟随器来精确这 1V 电压。 在基极和
8、集电极分别加上 2 个 1K 的采样电阻，分别在 2 个电阻两端取 4个点的电压，通过 4 个由 OP07 搭成的电压跟随器并把 B 极的电压经一个差放放大 100 倍后送入单片机内进行运算，并最终显示。电路图如下图（图 3） 。采样 电路AT89C51单片机最小系统显示电 路三极管恒流源61234A B C D4321DCBATitleNumberRevisionSizeADate:3-Dec-2004 Sheet of File:I:TXT.DdbDrawn By:+125KIN1OUT2GND3U1MC1403A2374618A1OP07A2374618A2OP07A2374618A3O
9、P07A2374618A4OP07A2374618A7OP07A2374618A8OP07A1KR31KR410KR810K100R510K1K 1K100KR7100KR8NPN150R62374618A52374618OP07A6-12 +12+12-1220KR220KR90.1uFC40.1uFC20.1uFC30.1uFC60.1uFC90.1uFC10.1uFC50.1uFC110.1uFC140.1uFC120.1uFC80.1uFC100.1uFC70.1uFC13+12+12-12+12+12+12-12+12-12-12 +120.1uFC15C?C16-12-12图 37
10、集电极采样电路：在测三极管的的放大系数时。电阻 R4 的电阻值是 1K 欧姆 ，易得集电极的电流表达式：Ic=Vrc/1000。根据三极管直流电流放大系数的定义式可以算出：CEOCBII一般来说， 和 的大小是不一样的， 不是一个固定不变的常数，它是两个变化量之比，其值的大小与工作点密切相关。但是在恒流特向较好的区域，如果忽略了 ,两者的大小是基本相等的。由于在完成本题中前两个CEOI任务时，三极管一直工作在恒流特性较好的区域，可以认为 和 是相等的。只要把| |从 10A 改变到 20A ， | |保持不变，三极管的静态工作点BI CEV已经发生了改变，此时用与测直流放大倍数相同的办法就可以
11、测出交流放大系数。A/D 转换输出电路：A/D 转换器是数据测量系统的核心部件，它把采集的模拟量变换成数字序列，并读回单片机。在设计中，我们对 A/D 的转换速度、精度和器件成本作了最好的折中，选用了 8 位 A/D 转换器 ADC118.电路图如下图（图 4）8图 49IN61IN52IN43IN34IN25IN16MODE7D08D19D210D311RD12INT13GND14REF-15REF+16WR/RDY17D419D520D621D722A223A124A025CS18PWRDN26VDD27INT728U5 MAX118EA/VP31X119X218RESET9RD17WR1
12、6INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40 GND 20U4 89C51VccVccC6 30pFC7 30pFJ1CRYVccVccR11KS1SW-PBS2SW-PBS3SW-PBS4SW-PBVccC8 22uFkeypad1keypad2keypad3keypad4keypad1keypad2keypad3ke
13、ypad4signal_in_1signal_in_2signal_in_3signal_in_4signal_in_5signal_in_6signal_in_7X1X2X1 X212345678910111213141516RP1 16PININ1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 1234567891011121314151617181920J2Header 20HVCCSTDSCLK123JP1MHDR1X3STDSCLKTXDRXDVcc GndL1 CON2VCC10图 为与 ADC118 相连接的电路。3、 施压电路设计与计算 该部分只是我们的初步构思，方案是否可行
14、尚待实际论证，但由于时间关系我们没能实际作出这部分电路，只把大致想法列出如下：倍压电路：由于三基管的反向击穿电压一般不会小于 70 V 而且测量穿电压时要求用单片机控制加在集电极上的电压以一定步长逐渐变化，而单片机只能输出最大12 V、 的电压。我们参考资料列出了一个 由 CMOS 与非门组成的倍压电路。 。A A A V V K A 图 6图中为三倍压电路，当接通电源时，电路中 A 点电位为“0” ，则 B 点电位为电源电压 V。这时电源电压 V 通过 对 充电，使 两端电压为 V 值，而1D2C2并不导通。当反向器输出电位翻转之后，A 点电位上升为 V 值，于是 点电2D A,位相应上升为 值，此时 反偏，而 导通.在下一个半周时，B 点电位上12升为 V 值， 点电位相应上升为 。经过 对 充电，使输出电压为 。B, 3V3D4C3VDA 双极性电压输出电路：由于三极管有 NPN 和 PNP 两种型号，测量两种三极管输入输出特性曲线时所用电压极性相反。这就要求单片机输出的控制电压有正负两个极性。在此采用了一种典型的 DAC0832 双极性
