北邮电子电路实验报告 简易晶体管图示仪

电子电路综合实验设计

实验名称：简易晶体管图示仪

学院:信息与通信工程学院

专业: 信息工程

班级: 20132***

学号: ****

姓名:****

课题名称：简易晶体管图示仪

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

方波三角波阶梯波三极管输出特性曲线

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

本实验要求用示波器稳定显示晶体管输入输出特性曲线。

1.首先利用NE555时基振荡器产生方波。

1.1方波一方面输入到LF353，LF353用作积分器产生三角波。

1.2方波另一方面作为时钟信号输入16进制计数器74LS169，取其三位输

出作为地址输入给数据选择器CD4051，对其获得的地址进行选择性的

输出，获得阶梯波。

2把三角波输入到三极管的集电极作为扫描电压；把阶梯波输入到三极管的基极。

3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：

五、分块电路和总体电路的设计：

1.用NE555产生方波:

所需电压Vcc为5V。方波的震荡周期T=0.7（R1+2*R2 ）C1，占空比

=(R1+R2 )/(R1+2*R2)。为使频率足够大，选C1=330pF。当R1远小于R2时，占空比接近0.5，选R1 为18kΩ，R2 为1.5MΩ。

仿真电路及产生的方波如图：

2.三角波电路

将产生的方波输入双运算放大器LM353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。

仿真电路及产生的三角波如图：

3.阶梯波电路

用产生的方波作为74LS169四位二进制数据选择器的时钟信号，统计时钟沿个数，利用它的三位输出为多路开关CD4051的输入QA、QB、QC提供地址。直流通路是由6个100Ω的电阻组成的电阻分压网络以产生7个不同的电压值，根据74LS169给出的地址进行选择性的输出。这里选择了2、4接地，使输出为7阶阶梯波。另一路信号通道的输入则接被显示的信号；通过地址信号QA、QB、QC 对两回路信号同步进行选通。

仿真时在Multisim上没有现成元件CD4051，这里选择了与它功能相近的8通道模拟多路复用器ADG528F代替。它是根据A1、A2、A3口的输入来选择输出S1-S8中各路电压值。

仿真电路及产生的阶梯波如图：

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，集电极串联一个定值电阻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，

CH1测量Re两端的电压，CH2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。

整个电路的仿真电路如图：

六、实现功能说明

1．基本功能

三极管输出特性曲线是指，在基极电流Ib不变的情况下，集电极与发射极之间的输出电压Uce（管压降）和集电极电流Ic之间的关系曲线。用Y轴表示测得的电压Ue可以表示Ic的大小，用X轴测得的电压Uc可以表示Uce的大小。当电压Uce反复扫描时，示波器显示Uce和Ic的关系，就会呈现一条稳定不动的输出特性曲线。改变基极电流Ib 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，即取不同的Ib的值，得到一条输出特性曲线。每扫描一次完整的阶梯波，即取互不相同的一组Ib值，就可得到一组稳定的输出特性曲线。

2．扩展功能

晶体管输出特性曲线组4-8阶可调。我设计的电路的实现方法是，在

CD4051与VCC之间连接一个电位计，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。

3．电路板搭建

从左到右依次为：方波电路，三角波电路，阶梯波电路，测试电路。

4．测试数据

○1三角波波形

Vopp=4.32V，频率f=1.35231kHz。

○2阶梯波波形

阶梯数=7，Vopp=3.82V，频率f=641.072Hz。

○3晶体管（NPN管）特性曲线

输出特性曲线7条。

阶梯数可调

4-7阶连续可调，Vopp=3.12V。

实际的实验操作中,通过改变电位器阻值，阶梯数最低可调至2阶；由于阶梯波直流通路部分是由6个100Ω的电阻组成的电阻分压网络，产生7个不同的电压值，因此阶数最高为7阶。

频率f （CH1）=1.3490kHz

频率f （CH2）=509.51Hz

七、故障及问题分析

1.实验开始时选择了NE555时基振荡器2口产生的三角波。

解决方法：根据设计电路搭建的电路，产生的三角波线性不好，最后测试时会导致得不到理想的三极管输出特性曲线，所以在老师的指导下，我改为用

LF353作积分器产生三角波。

2.三角波幅值过小。

解决方法：三角波幅值过小，但是单纯增大反馈电阻组织又会使其直流偏置改变。我和组内同学尝试了多个阻值后找到了合适的阻值，得到了合适的三角波。

3.得到的输出特性曲线条数过少。

解决方法：由于CD4051的直流电压过大，使晶体管进入截止区部分过多。在CD4051的13接口与VCC之间接电位计，通过调节电位计电阻，从而得到了阶数为7的特性曲线并且实现了阶梯波阶数的连续可调。

4. 阶梯波幅值较小。

解决方法：通过增大电源电压，可以增大Vopp；由于元器件74LS169最大允许电压为7V，CD4051允许电源电压范围为4.5V至20V，所以可以取电源电压最大为7V，此时的Vopp可达到实验要求的最低Vopp=3V。

八、总结和结论

1.总结

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Ic大小几乎仅仅取决于Ib。

2.结论

本实验与上学期的电路实验不同，是综合型较强的设计型实验。我觉得本