简易晶体管特性曲线测试仪的设计
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实验题目：简易晶体管输出特性曲线测试仪的设计1.课程简要信息电子技术综合实验，1周，电气、电子、信息、通信、测控、自动化、电网等工科专业，大二（下）和大三（上）2.实验内容与任务（限500字）晶体管，被认为是现代历史中最伟大的发明之一，是电子设计中最重要的器件。
晶体管的特性曲线是描述晶体管各个电极之间电压与电流关系的曲线，又称为晶体管的伏安特性曲线。
它们是三极管内部载流子运动规律在管子外部的表现。
三极管的特性曲线反映了管子的技术性能，是分析放大电路技术指标的重要依据。
本文要求设计一种简易的晶体管输出特性测试仪。
框图如图1所示。
图1 简易的晶体管输出特性测试仪框图（1）基本要求（70分）：1）设计一个频率和占空比可调的矩形波发生器，占空比可调范围（60%～90%）,频率调整范围为（500Hz～2kHz），峰峰值U1≥5V。
2）设计一个与矩形波同步的锯齿波发生器，要求峰峰值U2≥5V，低电平尽量低，电压上升时间占空比≥90%。
3）设计一个阶梯波发生器，阶梯数n可设置（5≤n≤10），相邻阶梯幅度差ΔV=0.5V。
（2）发挥要求（30分）：1）用以上电路所产生的同步阶梯波和锯齿波，设计一个晶体管特性曲线测试仪，调整阶梯波阶梯数，使示波器显示曲线数m≥6。
2）其他。
3.实验过程及要求（限300字）本实验包含理论课程学习、实物制作、报告撰写、作品展示及答辩等四个阶段。
要求学生三人一组完成作品设计，共同拟定设计方案，分工合作完成作品的制作。
通过作品的设计与制作收获以下知识及能力：1）讲解晶体管输出特性曲线测试仪的结构和原理；2）结合数字和模拟电路中所学知识，讲解几种解决方案，引导学生分析并确定设计方案；3）结合题目要求查阅相关资料，进行器件选型；4）利用Multism软件进行仿真，在搭建仿真电路的过程中，分模块进行调试；5）搭接实物电路，用示波器进行测试，要求学生了解示波器的X-Y模式；6）按照评分表进行测试，记录测试结果，并对结果进行分析和总结；7）进行作品展示、交流和答辩；8）整理设计文档，完成课程设计报告。
场效应晶体管参数测试仪的设计
西安邮电大学毕业设计（论文）题目：场效应晶体管参数测试仪的设计院（系）：电子工程学院专业：集成电路设计与集成系统班级：学生姓名：导师姓名：职称：起止时间：目录1 引言 (1)2 总体方案设计 (2)3 硬件电路设计 (4)3.1输出特性曲线的测试 (4)3.1.1 漏极扫描电压 (5)3.1.2 栅极阶梯电压 (7)3.1.3 测量点及测量方式 (9)3.1.4 输出特性曲线测试电路的整合 (10)3.2场效应晶体管的参数测试 (11)3.2.1 结型场效应晶体管的夹断电压VP (11)3.2.2 绝缘栅型场效应晶体管的开启电压V T (16)3.2.3 饱和漏电流I DSS (17)3.2.4 低频跨导测量方法 (17)3.3转移特性曲线的测试 (18)3.3.1 漏极稳压电源 (19)3.3.2 栅极扫描电压 (19)3.3.3 转移特性的测量 (20)3.4保护电路设计 (20)3.4.1 过流和过压保护 (20)3.4.2 其他保护措施 (22)3.5单片机端口的连接 (22)4 软件设计与流程图 (23)4.1软件设计 (23)4.2软件流程图 (24)5 结论 (25)5.1各模块的测试结果 (25)5.2综合测试 (25)5.3总结 (26)致谢 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。
参考文献 (27)附件 .................................................................................................................. 错误！未定义书签。
场效应晶体管与普通晶体管相比，具有输入阻抗高、噪声系数小、热稳定性好、动态范围大等优点。
晶体管输出特性曲线测试仪设计
晶体管输出特性曲线测试仪设计刘小艳;张尊侨;金平【摘要】The principle of a kind of test instruments for transistor output characteristics curves based on pure analog circuits is introduced. The overall block diagram of the instrument is described, and the design ideas and points of the main unit circuits are elaborated in detail. The experiment results show that the instrument with general oscillograph can be used to observe the clear and stable output characteristic curves of pared with the special transistor characteristic exhibit instrument, this instrument is cheaper, and its operation is simpler. Therefore it can replace the transistor characteristic exhibit instrument in the electronic circuit experiment teaching and some project application.%介绍了一种基于纯模拟电路设计实现的晶体管输出特性曲线测试仪.说明了该设计的总体原理,并详细阐述了主要单元电路的设计思想和要点.实验结果表明,该测试仪与通用示波器配合,可以观察到清晰稳定的晶体管输出特性曲线.与专用的晶体管特性图示仪相比,该测试仪的成本低,且操作简单,在电子电路实验教学和一些工程应用中可代替晶体管特性图示仪使用.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2011(028)001【总页数】4页(P59-61,73)【关键词】晶体管;输出特性曲线;示波器;运算放大器【作者】刘小艳;张尊侨;金平【作者单位】清华大学,电子工程系,北京,100084;清华大学,电子工程系,北京,100084;清华大学,电子工程系,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TN11-33Abstract:The principle of a kind of test instruments for transistor output characteristics curves based on pure analog circuits is introduced.The overall block diagram of the instrument is described,and the design ideas and points of the main unit circuits are elaborated in detail.The experiment results show that the instrument with general oscillograph can be used to observe the clear and stable output characteristic curves ofpared with the special transistor characteristic exhibit instrument,this instrument is cheaper,and its operation is simpler.Therefore it can replace the transistor characteristic exhibit instrument in the electronic circuit experiment teaching and some project application.Key words:transistor;output characteristics curve;oscillograph;operational amplifier晶体管的输出特性曲线是全面描述晶体管各电极电压与电流之间的关系曲线[1],用输出特性曲线来描述晶体管的特性既简单又直观。
简易晶体管特性图示仪制作
ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｃｈａｒ ＴｅｍｐＤａｔａ＝Ｏ： ＴｅｍｐＤａｔａ＝ＬＣＭ １ ２８６４一
Ｒｅａｄ １ Ｂｙｔｅ—Ｘ—Ｙ（ｘ．７一Ｄ×）： ＴｅｍｐＤａｔａ Ｉ＝（１＜＜（７二．Ｂ×））： ＬＣＭｌ ２８６４～Ｗ ｒｉｔｅｌ Ｂｙｔｅ—Ｘ—Ｙ（ｘ，７一
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二、系统组成
本系统由硬件和软件两部分组成。系统的总 体硬件结构如图１所示。以Ｃ８０５１Ｆ０２０单片机 为核心。构成基极电流阶梯波发生电路、集电极 阶梯波发生电路。辅以ＶＩＩ转换电路、键盘控制 单元和ＬＣＤ显示电路等。软件部分主要完成信号 的检测及处理，设备的控制和驱动等功能。
１．基极阶梯电流产生电路
９
ＤＢ５
Ｈ／Ｌ
数据线５
３．调理电路
１０
调理电路接在负载 １１
电阻ＲＣ两端，由极性 １２
转换部分和幅度
信号进行调理，使之满 １５
足Ａ／Ｄ转换器对信号要 １６
求。两路调理电路完全 １７
相同，图４为其中一路。
简易晶体管图示仪的设计与实现
简易晶体管图示仪的设计与实现实验报告专业：班级：姓名：学号：指导老师：课题名称：简易晶体管图示仪的设计与实现一、摘要：本报告主要介绍了简易晶体管特性图示仪的制作原理，内部结构并给出了其设计框图及仿真电路图；展示了简易晶体管图示仪的实现过程和各部分得到的实现结果；最后分析了实验中遇到的问题，简单阐述了解决方法和原理，并对本次实验加以总结。
二、关键词：方波三角波阶梯波转移特性曲线三、设计任务要求1、基本要求：○1、设计一个阶梯波发生器，f≥500Hz ，Uopp≥3V ，阶数 N=6；。
○2、设计一个三角波发生器，三角波Vopp≥2V；○3、设计保护电路，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，并正确测试不同性质三极管；○2、设计阶数可调的阶梯波发生器。
四、设计思路本试验要求用示波器稳定显示晶体管输入输出特性曲线及值得显示及测量。
首先利用555时基振荡器产生的方波；方波一方面输入到LF353，LF353用作积分器产生锯齿波输入到三极管的集电极作为扫描电压；方波另一方面作为时钟信号输入16进制计数器74LS169，74LS169是模16的同步二进制计数器，取其三位输出作为地址输入给CD4051；CD4051在本实验中为数据选择器，对其获得的地址进行选择性的输出，以获得阶梯波；然后把阶梯波作为基极输入输入到三极管的基极；最后采用示波器的X-Y模式对晶体管的转移特性曲线进行测量。
总体设计框图如图1：五、分块电路和总体电路的设计5.1 方波发生器电路通过555振荡器产生时钟信号，所需电压为±5V。
Multisim仿真及各元件参数见图2，产生的方波如图3。
图2 Multisim仿真的方波发生器图3 Multisim仿真的方波5.2 三角波发生器电路将5.1中产生的方波输入双运算放大器FM353中，利用其第一个运放作为积分器产生三角波，利用第二级运放作为放大器，产生符合要求的三角波。
简易电路特性测试仪
简易电路特性测试仪一、任务设计并制作一个简易电路特性测试仪。
用来测量特定放大器电路的特性，进而判断该放大器由于元器件变化而引起故障或变化的原因。
该测试仪仅有一个输入端口和一个输出端口，与特定放大器电路连接如图 1 所示。
图 1 特定放大器电路与电路特性测试仪连接图制作图 1 中被测放大器电路，该电路板上的元件按图 1 电路图布局，保留元件引脚，尽量采用可靠的插接方式接入电路，确保每个元件可以容易替换。
电路中采用的电阻相对误差的绝对值不超过 5%，电容相对误差的绝对值不超过 20%。
晶体管型号为 9013，其β 在60~300 之间皆可。
电路特性测试仪的输出端口接放大器的输入端 Ui, 电路特性测试仪的输入端口接放大器的输出端 Uo。
二、要求1. 基本要求（1）电路特性测试仪输出 1kHz 正弦波信号，自动测量并显示该放大器的输入电阻。
输入电阻测量范围1kΩ~50kΩ，相对误差的绝对值不超过10%。
（2）电路特性测试仪输出 1kHz 正弦波信号，自动测量并显示该放大器的输出电阻。
输出电阻测量范围500Ω~5kΩ，相对误差的绝对值不超过10%。
（3）自动测量并显示该放大器在输入 1kHz 频率时的增益。
相对误差的绝对值不超过 10%。
（4）自动测量并显示该放大器的频幅特性曲线。
显示上限频率值，相对误差的绝对值不超过 25%。
2. 发挥部分（1）该电路特性测试仪能判断放大器电路元器件变化而引起故障或变化的原因。
任意开路或短路 R1~R4 中的一个电阻，电路特性测试仪能够判断并显示故障原因。
（2）任意开路 C1~C3 中的一个电容，电路特性测试仪能够判断并显示故障原因。
（3）任意增大 C1~C3 中的一个电容的容量，使其达到原来值的两倍。
电路特性测试仪能够判断并显示该变化的原因。
（4）在判断准确的前提下，提高判断速度，每项判断时间不超过 2 秒。
（5）其他。
（1）不得采用成品仪器搭建电路特性测试仪。
电路特性测试仪输入、输出端口必须有明确标识，不得增加除此之外的输入、输出端口。
晶体三极管特性曲线测试仪设计
晶体三极管特性曲线测试仪设计摘要晶体管特性曲线测试仪广泛用于科研，实验教学和工业中，论文选题具有实际意义。
本文在学习和查阅相关文件的基础上，介绍了实现一个简易晶体管伏安特性曲线测试仪基本原理和实现方案。
在系统硬件设计中，以MCS-51单片机最小系统为核心，扩展了人机对话接口、A/D转换接口；采用555振荡器实现了方波和三角波的输出信号，利用计数器74161和DAC0832产生梯形波，通过比较器LM311构成识别晶体管类型的判断。
系统的软件设计是在Keil51的平台上，使用C语言与汇编语言混合编程编写了系统应用软件；包括主程序模块、显示模块、数据采集模块和数据处理模块。
关键词：晶体管图示仪；伏安特性；单片机Crystal three transistor characteristic cure tester ABSTRACT：Transistor curve tracers used in research, teaching and industrial experiments, the practical significance of topics. In this paper, learning and access to relevant documents, based on the realization of a simple transistor introduced voltammetric curve tracers basic theory and programs.In the system hardware design to MCS-51 microcomputer as the core, extending the man-machine dialogue interfaces, A / D conversion interface; Achieved by 555 square wave oscillator and triangle wave output signal, generated using counters 74161 and DAC0832 trapezoidal wave, Constitute recognition by the comparator LM311 transistor type judgments.The software design is the platform Keil51 using C language and assembly language programming prepared hybrid system application software; Including the main program module, display module, data acquisition module and data processing module KEY WORDS: Transistor Tracer , V olt-ampere characteristics, Single slice of machine目录第1章前言 (1)1.1 设计的背景及意义 (1)1.2 晶体管及晶体管特性曲线测试仪历史及研究现状 (1)第2章晶体管特性曲线测试仪的系统设计 (3)2.1 晶体三极管原理及工作状态分析 (3)2.2 系统整体框图设计 (4)2.3 各模块方案设计与选择 (5)2.3.1 555振荡器方波和阶梯波发生模块 (5)2.3.2 晶体管放大倍数的显示模块 (5)2.3.3 电源供电模块 (6)第3章系统的硬件设计 (7)3.1 MCS-51单片机最小系统 (7)3.2 电源电路的设计 (8)3.3 AD采样电路设计 (9)3.3.1 ADC0809的内部逻辑结构 (9)3.3.2 ADC0809引脚结构 (9)3.3.3 ADC0809应用说明 (10)3.3.4 A/D电路的设计原理 (11)3.4 波形电路的设计 (11)3.4.1阶梯波与三角波产生电路 (11)3.4.2 555振荡器的管脚功能 (12)3.5 显示电路设计 (13)第4章系统的软件设计 (17)4.1 系统的软件结构图 (17)4.2数据采集电路的软件设计 (17)4.3显示电路的软件设计 (19)第5章系统的调试与测试 (21)5.1调试和测试仪器 (21)5.2 系统的调试 (21)5.3测试结果与分析 (23)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (28)附录 (29)第1章前言1.1 设计的背景及意义晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
用晶体管特性图示仪测试晶体管主要参数
用晶体管特性图示仪测试晶体管主要参数一．实验目的掌握晶体管特性图示仪测试晶体管的特性和参数的方法。
二．实验设备（1）XJ4810晶体管特性图示仪（2）QT 2晶体管图示仪（3）3DG6A 3DJ7B 3DG4三．实验原理1．双极型晶体（以3DG4NPN 管为例）输入特性和输出特性的测试原理（1）输入特性曲线和输入电阻i R ，在共射晶体管电路中，输出交流短路时，输入电压和输入电流之比为i R ，即＝常数CE V B BEi I V R ∂∂= （1.1）它是共射晶体管输入特性曲线斜率的倒数。
例如需测3DG 4在V CE ＝10时某一作点Q 的R 值，晶体管接法如图1.1所示。
各旋扭位置为峰值电压%80% 峰值电压范围0～10V 功耗电阻50Ω X 轴作用基极电压1V/度 Y 轴作用 阶梯选择μ20A/极 级/簇10 串联电阻10K 集电极极性 正（+）把X 轴集电极电压置于1V/度，调峰值电压为10V ，然后X 轴作用扳回基极电压0.1V/度，即得CE V ＝10V 时的输入特性曲线。
这样可测得图1.2：V CE V B BEi I V R 10=∆∆= （1.2）根据测得的值计算出i R 的值图1.1晶体管接法 图1.2输入特性曲线 （2）输出特性曲线、转移特性曲线和β、FE h在共射电路中，输出交流短路时，输出电流和输入电流增量之比为共射晶体管交流电流放大系数β。
在共射电路中，输出端短路时，输出电流和输入电流之比为共射晶体管直流电流放大系数FE h 。
晶体管接法如图1.1所示。
旋扭位置如下：峰值电压范围10V 峰值电压%80% 功耗电阻250Ω X 轴集电极电压1V/度 Y 轴集电极电流2mA/度 阶梯选择μ20A/度 集电极极性 正（+）得到图1.3所示共射晶体管输出特性曲线，由输出特性曲线上读出V V CE 5=时第2、4、6三根曲线对应的C I ，B I 计算出交流放大系数BC I I ∆∆=β （1.3） FE h >β主要是因为基区表面复合等原因导致小电流β较小造成的，β、FE h 也可用共射晶体管的转移特性（图1.4）进行测量只要将上述的X 轴作用开关拨到“基极电流或基极源电压”即得到共射晶体管的转移特性。
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（2）发挥要求（30分）：
1）用以上电路所产生的同步阶梯波和锯齿波，设计一个 晶体管特性曲线测试仪，调整阶梯波阶梯数，使示波器显示 曲线数m≥6。
2）其他。
2017/5/8
NorthChinaElectricPowerUniversity
• 数字电子技术基础
及实验
学习 工程
NorthChinaElectricPowerUniversity
4
3 项目设计思想
简易晶体管特性曲线测试仪的设计
涵盖知识点
应同时涵盖 模拟电子技 术和数字电 子技术的内 容。
题目应用背景
题目背景与实 际工程应用相 结合，适当提 高系统的实用 性、趣味性和 可观赏性，以 提高学生的学 习热情，调动 学生的积极性 。
搭接实物电路 ，用示波器进 行测试，要求 学生了解示波 器的X-Y模式
完成综合 实验报告 ，并进行 答辩
NorthChinaElectricPowerUniversity
11
4 教学实施进程
1 实验原理
晶体管的输出特性曲线，是以基极电流iB为参变量， 反映集电极电流iC与管压降uCE的函数关系曲线，即
6
3 项目设计思想
1 项目背景
晶体管，被认为是现代历史中最伟大的发明之一， 具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
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NorthChinaElectricPowerUniversity
7
3 项目设计思想
1 项目背景
• 晶体管的输入和输出特性曲线是描述晶体管电极电流与极 间电压关系的曲线，又称为晶体管的伏安特性曲线。
NorthChinaElectricPowerUniversity
3
2 教学目的
• 分析电路的能力 • 设计电路的能力 • 构建电路的能力 • 测试电路的能力
实践能力
素质
• 创新素质 • 工程素质 • 综合素质
理论知识
2017/5/8
课程之间
• 电路
有机联系
• 电子技术基础
• 模拟电子技术基础
及实验
12
4 教学实施进程
2 实验方案
方案一
6 教学效果
NorthChinaElectricPowerUniversity
2
1 课程背景
《电子技术综合实验》是我校工科学生在学习电 子技术课程（模拟电子技术基础及实验、数字电子技术基础 及实验、电子技术基础）之后集中进行的实践类的必修课 程，是培养学生电子系统设计能力和综合工程素质的 重要实践教学环节。
简易晶体管特性曲线测试仪的设计
参赛教师：赵东 孙淑艳 华北电力大学电工电子示范中心
2017.5.6 天津
2017/5/8
NorthChinaElectricPowerUniversity
1
目录
CONTENTS
2017/5/8
1 课程背景
2 教学目的
3 项内容与方式
NorthChinaElectricPowerUniversity
5
3 项目设计思想
1 项目背景
晶体管的问世，是20世纪的一项重大发明，是微电子革 命的先声。晶体管出现后，人们就能用一个小巧的、消耗功 率低的电子器件，来代替体积大、功率消耗大的电子管了。 晶体管的发明又为后来集成电路的诞生吹响了号角。
理论基础
大二（下）
模拟电子技术基础 （56学时）
模电实验（20学时）
大三（上）
数字电子技术基础 （48学时）
数电实验（20学时）
电气 能动 （15） （12）
电网 （3）
综合 实验
核电 核安
通信 信息
建环 （1）
理论基础
大二（下） 电子技术基础 （64学时）
大三（上） 电子技术基础 （64学时）
10
4 教学实施进程
根据设计题目查 找相关参考资料 ，对设计要求进 行分解和刨析
123
利 用 Multism 软件进行仿真 ，并分模块进 行调试
45
按照评分表进 行测试，记录 测试结果，并 对结果进行分 析和总结
67
发布设计题目 ，提出设计任 务要求
结合课程知识 ，讲解几种解 决方案，引导 学生分析并确 定设计方案
• 晶体管特性曲线测试仪是一种能对晶体管的特性参数进行 测试的仪器，是用来测量晶体管输入、输出特性曲线的仪 器。
T
IB 1A
XIV1
UCE 12V
Q1
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NorthChinaElectricPowerUniversity
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3 项目设计思想
2 设计题目
设计一种简易的晶体管输出特性测试仪，并 观察一组输出特性曲线 。系统框图如下图所示。
iC f (uCE ) iB常数
要设计一个简易的晶体管输出特性曲线测试仪，需
要产生一个等幅变化的阶梯波作为基极电流iB的驱动， 同时要产生一个与之同步的锯齿波作为uCE的扫描电压， 测试时需要使用示波器的X-Y模式，X轴信号以uCE作为 扫描电压，以iC作为Y轴测量量。
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NorthChinaElectricPowerUniversity
1947年12月，美国贝尔实验 室的肖克利、巴丁和布拉顿组成 的研究小组，研制出一种点接触 型的锗晶体管。
1950年，威廉·邵克雷开发 出双极晶体管（Bipolar Junction 第一枚晶体管模型Transistor）， 这是现在通行的标准的晶体管。
2017/5/8
NorthChinaElectricPowerUniversity
2017/5/8
NorthChinaElectricPowerUniversity
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3 项目设计思想
（1）基本要求（70分）：
1）设计一个频率和占空比可调的矩形波发生器，占空比 可调范围（50%～95%）,频率调整范围为（500Hz～2kHz）， 峰峰值U1≥5V。
2）设计一个与矩形波同步的锯齿波发生器，要求峰峰 值U2≥5V，低电平尽量低，电压上升时间占空比≥90%。
区分度
题目分基本 要求（70% ）和发挥要 求（30%） ，各项难度 要有阶梯性 。
工作量
保证大部 分学生能 在一周内 完成作品 及报告。
可测试性
题目中的各 项要求应该 方便量化考 查，需要制 作详细的评 分表，同时 应避免复杂 的测试方法 。
制作成本
尽量使用通 用器件，不 采用单价较 高的芯片和 传感器，器 件由实验中 心提供，可 以使用面包 板或者通用 板制作。