简易晶体管图示仪的设计与实现
南邮实验简易晶体管特性曲线图示仪
晶体管特性图示仪的原理如下：
图2-1 晶体管图示仪的内部原理图
描述晶体管特性，要有两种电压，一是加在B极上的阶梯波，用于产生不同的Ib，二是C极上的锯齿波，其周期与阶梯波相对应，以描绘出Ic-Uce特性曲线。
用合适的阶梯电压加至晶体管的基极，在晶体管的基极产生若干级大小不等的基流，晶体管在每级基流作用下，其Uce自小到大扫描一次，并将此电压加到示波的X轴，同时，将晶体管的输出电流信号Ic加到示波管的Y端，从而得到该晶体管的Ic-Uce特性。利用普通示波器作为显示器件设计一个简易晶体管特性图试仪
（4）自动翻转Ⅱ当电容C放电，Uc下降到Vcc/3时，比较器C2输出跳变为0，基本R S触发器立即翻转到（1）状态，Q=1、Q反=0、Vo= UOH、TD截止，即暂稳态Ⅰ。
在暂稳态Ⅰ，电容C又充电，Uc再上升……，接通电源之后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转——振荡，于是在输出端就产生了矩形脉冲。接到示波器上就能显示出矩形波了，现在我们再在555的3脚输出端接一个合适的电阻（设计中电阻值是0.1KΩ），再接一个0.01uF的电容，这样电容器就会对555的3脚输出的脉冲来进行连续的充、放电，此时我们把示波器接到0.01uF的电容器与电阻之间就能显示出一个锯齿波。波形如下：
利用所学的74LS161知识可以知道它能实现计数功能，74LS161的Q0，Q1，Q2，Q3能够实现16进制的计数，但是设计中只用到了Q0，Q1，Q2三位来实现8进制计数，对应数字信号分别为：000，001，010，011，100，101，110，111，每个计数周期有8次计数，这样数字信号通过数模转换开关就能控制8次不同电压的相互叠加，最终产生一个8阶的阶梯波。
4.5.2工作原理
起始状态接通电源前电容C上无电荷，所以接通电源瞬间，C来不及充电，故Uc=0比较器C1输出为1 、C2输出为0，基本RS触发器Q=1，Q反=0，VO=UOH，TD截止
简易晶体管图示仪实验报告(DOC)
简易晶体管图示仪实验报告专业：光电信息科学与工程班级：20132112姓名：学号：20132111指导老师：黄少玲实验名称：简易晶体管图示仪一、摘要：本报告主要介绍简易晶体管的设计实现方法，以及实验中会出现的问题及解决方法。
给出了其中给出了各个分块电路的电路图和设计说明，功能说明，还有总电路的框图，电路图，给出实验中示波器上的波形和其他一些重要的数据。
在最后提到了在实际操作过程中遇到的困难和解决方法，还有本次实验的结论总结与反思。
二、关键词：方波、锯齿波、阶梯波、特征曲线。
三、设计任务要求：1.基本要求：⑴设计一个阶梯波发生器，f≥500Hz,U opp≥3V,阶数N=6;⑵设计一个三角波发生器，三角波V opp≥2V;⑶设计保护电路，实现对三极管输出特性的测试。
2. 提高要求⑴可以识别NPN,PNP管，并正确测试不同性质三极管;⑵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。
我的设计思路是先用NE555时基振荡器产生的方波和带直流的锯齿波。
然后将产生的方波作为16进制计数器74LS169的时钟信号，74LS169是模16的同步二进制计数器，可以通过四位二进制输出来计时钟沿的个数，实验中利用它的三位输出为多路开关CD4051提供地址。
CD4051是一个数据选择器，根据16进制计数器74LS169给出的地址进行选择性的输出，来输出阶梯波，接入基极。
由双运放LF353对NE555产生的锯齿波进行处理，产生符合要求的锯齿波作为集电极输入到三极管集电极。
最后扫描得到NPN的输出特性曲线。
总体结构框图：图1.总体结构框图五、分块电路和总体电路的设计：⑴用NE555产生方波及三角波，电路连接如下。
图2.方波产生电路图2.Multisim仿真结果图这个设计中555定时器3口产生方波。
方波的震荡周期为T= 0.693(R1+R2)C1，占空比D=(R1+R2)/(R1+2R2),为使阶梯波频率足够大，选C f=0.01uF，同时要产生三角波波，方波的占空接近于50%，当R1小于R2时，占空比接近50%，选R1为18kΩ，R2为510kΩ。
简易晶体管输出特性曲线测试仪的设计.pdf
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。
模电--简易晶体管图示仪--实验报告
创作编号：GB8878185555334563BT9125XW创作者：凤呜大王*电子测量与电子电路综合实验实验报告课题名称：简易晶体管图示仪专业：电子信息科学与技术班级：2013211202学号：姓名：班内序号：指导老师：一．报告摘要1）实验目的2）实验要求3）背景知识及实验设计4）分块设计及各元件管脚图5）实验步骤6）实验结果分析7）实验总结二．实验目的1）通过实验进一步掌握集成运放的使用方法。
2）进一步提高工程设计和实践动手能力。
三．实验要求1.基本要求：⑴设计一个阶梯波发生器，f500Hz,阶数N=6;⑵设计一个三角波发生器，三角波;⑶设计保护电路，实现对三极管输出特性的测试。
2. 提高要求⑴可以识别NPN,PNP管，并正确测试不同性质三极管;⑵设计阶数可调的阶梯波发生器。
四．背景知识及实验设计1.创作编号：GB8878185555334563BT9125XW创作者：凤呜大王*2. 三极管输出特性曲线： 输出特性曲线是指在基极电流一定时，集电极与发射极和集电极电流的关系曲线，每取一个，就有一条输出特性曲线与之对应。
3. 设计思路：晶体管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，用Y 轴表示测得的电压可以表示的大小，用X 轴测得的电压可以表示的大小。
改变基极电流 值，再重复扫描一个周期，就可以得到另一条输出特性曲线。
因为要求能够同时显示出一簇输出特性曲线，所以用一个阶梯电压作为基极电压的输入。
每扫描阶梯波的一阶，得到一条输出特性曲线。
每扫描一次完整的阶梯波，得到一组稳定的输出特性曲线。
4. 设计关键：三角波发生器，阶梯波发生器，配套的调节和保护电路。
5.五． 分块设计1. 方波振荡电路设计 所用原件 NE555 3.3nF 电容 100nF 电容 100Ω电阻 20k Ω电阻 电源 个数1个1个1个1个一个5v2） NE555管脚图及功能方波振荡电路 三角波发生电路阶梯波发生电路 Rb Rc Re示波器 y xNE555管脚功能介绍：1脚为地。
简易晶体管输出特性图示仪的设计_朱向庆
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｏｆ ＡＴ８９Ｃ５１， ｕｓｅｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ， ｄｉｇｉｔａｌ－ｔｏ－ａｎａｌｏｇ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ， ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－
ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ＬＥＤｓ ｅｔｃ．． Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＮＰＮ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｂｙ ｕｓｉｎｇ
图示法测量三极管输出特性的电路原理如图二所示，它
以 Ａｔｍｅｌ 公司的 ＡＴ８９Ｃ５１ 单片机系统为核心，辅以集成运放、
Ｄ／Ａ 转换器、Ａ／Ｄ 转换器、数码管等。图中 Ｔ 是待测的 ＮＰＮ 三
极管，在其集电极加锯齿波扫描电压，基极加阶梯电流源。
将基极电流 ｉ 、集电极电流 ｉ 分别由基极电阻 Ｒ 、集电极电
４ 结束语 本系统与通用示波器配合，可作为普通 ＮＰＮ 三极管输出
特性图示仪使用，且其β值可显示。 如果将阶梯电流源及锯齿波的极性反向，再经过模拟多
路开关加到三极管的基极或集电极，在Ｐ１口添加一个选择开 关，修改程序后，即可由使用者选择测量 ＮＰＮ 或 ＰＮＰ 型三极 管。
增加一个差分放大器，将待测三极管发射结的电压取 出，加至示波器 Ｘ 轴，在集电极加阶梯波，基极加锯齿波，将 Ｒ 两端的电压加至 Ｙ 轴，即可显示晶体管的输入特性曲线。
摘 要： 提出简易晶体管图示仪的设计方案：以 ＡＴ８９Ｃ５１ 单片机系统为核心，利用集成运放、Ｄ／Ａ 转换器、Ａ／Ｄ 转换
器、数码管等，实现用普通示波器观察 ＮＰＮ 晶体管的输出特性曲线，并用数码管等组成的显示电路输出三极管的电流放大系
数β。本系统成本低，使用简单、方便，显示图像直观，β值计算准确。
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。
简易晶体管图示仪
方式显示在屏幕上。
首先利用555时基振荡器产生方波。一方而方波输入到双运算放大器
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大
电路得到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
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：
设计一个阶梯波发生器，2^500血，UoppM应.阶数N=6；0
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。
5.
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
1.方波发生器电路
通过555振荡器产生时钟信号，所需电床为土5V。
间Hale Waihona Puke 反馈型无稳电路Aka [VCC
T1=O.693(RA+RB) *C,
T2=Q 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53%左右的方波，RB要远大于RA
方波发生器Multisim设计电路
2.三角波发生电路
将NE555产生的方波输入双运算放大器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大电路，产生
符A耍求的三角波。
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简易晶体管图示仪的设计与实现
实验报告
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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β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。
方波电路
积分电路
阶梯波电路
示波器 Y X
图1 总体设计框图
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。
Multisim 仿真如图4，仿真结果如图5。
图4 三角波发生器Multisim仿真
图5 三角波Multisim仿真结果
5.3 阶梯波
先利用74LS169四位二进制数据选择器接受方波，统计时钟沿个数，将其三位输出作为地址输入到CD4051中，CD4051作为地址译码器产生8阶阶梯波。
图6为其Mulitism仿真。
由于Multisim的库中没有CD4051，仿真时以ADG408代替其功能。
图6 阶梯波发生器的Multisim仿真
5.4 晶体管特性曲线的显示
将产生的三角波输入到三极管8050的集电极用作扫描，将产生的阶梯波输入到三极管的基极。
在三角波输入三级管前，串联一个定值电阻RE，通过测量RE两端的电压大小间接测量流入集电极的电流大小。
示波器的两路一路测量RE两端的电压，另一路在晶体管的发射极测量VBE大小，并选择X-Y模式得到晶体管的转移特性曲线。
图7为整个电路的Mulitisim仿真电路（S8050由2N5551替代）。
图7 整个电路的Multisim仿真
六、实现功能说明
6.1 基本功能的实现
○1、阶梯波发生器，f=1.4250kHz ，Uopp=3.534V ，阶数 N=8；
○2、三角波发生器，三角波Vopp=3.150V；
图9为实际产生的三角波在示波器上显示的图样。
、可获得6条晶体管输出特性曲线组。
输出特性曲线是测量所得Ube 与Ib 的转移关系曲线。
用三角波扫描集电极，X 轴测量三极管的基极电压，以表示Ube 的值；Y 轴测量Rb 上的电压，通过电压值来以表示Ib 的值。
这样在示波器的X -Y 模式下就可以得到一条输入特性曲线。
Uce 发生改变，即可得到新的输出特性曲线。
把阶梯波做为三极管集电极电压，即可得到NPN 的输出特性曲线。
图10为实验中得到的输出特性曲线组。
6.2 实现的提高要求：阶梯波的4-8阶连续可调，
晶体管输出特性曲
图10 实验中测得输出特性曲线组
线组3-7阶可调。
实现过程及方法：在CD4051与VCC之间不接电阻，而连接一个电位计，通过改变电位计阻值大小，改变CD4051的输出电压的范围，改变了进入晶体管截止区的输出特性曲线的条数，获得了连续可调的阶梯波和晶体管输出特性曲线条数。
七、故障及问题分析
7.1 出现的问题：
1）三角波幅值过小
2）得不到输出特性曲线
3）得到的输出特性曲线条数过少
7.2问题分析及解决方案
）三角波幅值过小，由于反馈电阻阻值选择不当。
但是单纯增大反馈电阻组织又会使其直流偏置改变。
我现在Multisim中将LF353所需的几个电阻都改为滑动变阻器，找到合适的阻值后，再在电路中替换，从而得到合适的三角波。
2）得不到输出特性曲线，由于示波器X、Y输入选择不当。
X应测量三极管的集电极电压Ube，Y应通过测量Rb两端电压大小Ub获得流入积极的电流Ib。
开始我将X，Y接反，未能获得想要的输出特性曲线。
在同学帮助下找到了问题的解决方案。
3）得到的输出特性曲线条数过少，这是由于CD4051的直流电压过大，使晶体管进入截止区部分过多。
在实验中我开始没有在CD4051的X0与VCC之间接电阻，在发现问题及原因后，我逐个换取电阻，最后发现430欧姆左右的电阻正好可以得到6条输出特性曲线。
并且正是在解决这个问题的过程中，我发现阶梯波及输出特性曲线条数与这个电阻大小有关，遂将这个电阻换为电位计，从而实现了阶梯波阶数的连续可调。
八、总结和结论
结论：
1.输入特性曲线:描述了三极管C.E极之间的管压降Uce一定的情况下,基极电流Ib和发射结压降Ube之间的关系.当Uce=0时,特性曲线呈指数关系.随着Uce的增大,曲线将右移(左移)。
2.输出特性曲线:描述以基极电流Ib为参量,集电极电流Ic与三极管C.E极之间的管压降Uce之间的关系.对于每一个确定的Ib都有一条曲线.对于某一条曲线,当Uce从零逐渐增大时,Ic逐渐增大,当Uce增大到一定数值时,Ic基本不变,表现为曲线几乎平行与横轴,即Uce大小几乎仅仅取决于Ib.
总结：
这次试验中，通过设计实现晶体管图示仪，我在更加深刻地体会到了三角波，方波，阶梯波和晶体管转移特性的同时，掌握了用Multisim仿真的方法，学习到了如何自己设计一个电路。
无论是利用555时基振荡器产生时钟信号，还是利用LF353作为积分器产生相应的三角波，都从中学到了独立自主学习元器件使用的能力。
在产生阶梯波信号时，74LS169以及CD4051让我提前接触到了数字电路的元器件，培养了自学能力。
在实验过程中，不断发现问题解决问题，有和同学的探讨，也有自己独立探索发现，提高了自身的解决问题的能力。
这些实践能力的提升，是实验前所没有想到的。
无论从对理论知识的理解还是自身设计实践的能力上，通过这次试验我都有了长足的进步。
九、仿真图及波形图
Mulitism仿真图：
波形图:
三角波：阶梯波
晶体管输出特性曲线
十、所用元器件及测试仪表清单
十一、参考文献
1．《电子电路基础》北京邮电大学出版社2. 《数字电路与逻辑设计》北京邮电大学出版社。