模拟电子线路课程设计报告颜小虎.doc.doc

电信 03 级( 4 )班颜小虎编号: 42 2006 年3月2 日星期四第一部分:设计任务一、设计任务和要求设计制作一个自动测量三极管直流放大系数?值范围的装置。 1、对被测 NPN 型三极管?值分三档; 2、?值的范围分别为 50~80、80~120 及120 ~180 ,对应的分档编号分别是 1、2、3; 3、用数码管显示?值的档次; 4、电路采用 5V或正负 5V电源供电。二: 设计思路指南 ,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 I C=βI B的关系,当I B为固定值时,I C反映了β的变化, 电阻 R C上的电压 V RC又反映了 I C的变化,对 V RC取样加入后级进行分档比较。以下给出采用上述方案的参考电路如图 1、图 2所示。 oU 图1 T 1、T 2、R 1、R 3构成微电流源电路,R 2是被测管 T 3的基极电流取样电阻,, R 4是集电极电流取样电阻。由运放构成的差动放大电路,实现电压取样及隔离放大作用。 oU 图2 T 1是被测三极管,其基极电流可由 R 1、R 2限定,运算放大器的输出 oU =βI BR 3。 2 .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,对应某一定值 oU ,只有相应的一个比较电路输出为高电平,则其余比较器输出为低电平。对比较器输出的高电平进行二进制编码,再经显示译码器译码, 驱动数码管显示出相应的档次代号。 3、参考方案: 图3 第二部分:设计方案一:设计方案分析论证: 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 I C=βI B 的关系, 当I B 为固定值时,I C 反映了β的变化, 电阻 R C 上的电压 V RC 又反映了 I C 的变化)。 1、β值与电流电压的转换(方案一) 转换电路比较电路基准电压编码译码显示 T 1、T 2、R 1、R 3 构成微电流源电路, R 2 是被测管 T 3 的基极电流取样电阻, R 4 是集电极电流取样电阻。由运放构成的差动放大电路,实现电压取样及隔离放大作用。根据三极管电流 I C=βI B 的关系,当 I B 为固定值时, I C 随着β的变化而变化,电阻 R C上的电压 V RC正好反映了 I C的变化,所以,我们对 V RC取样加入后级, 进行分档比较。从而实现目的。该电路用微电流源为基极取样电阻提供稳恒的电流,这样便于测量β值。 2、β值与电流电压的转换(方案二) T 1是被测三极管,其基极电流可由 R 1、R 2限定,运算放大器的输出 oU =βI BR 3。 3、方案比较结果: 通过两个方案的比较:可以看出,由于微电流源具有较好的稳定性,而且能够减小电路的直流功率损耗,它的输出具有更好的恒流特性,能够输出具有 uA 量级的电流,所以选择方案一,采用微电流源提供取样电阻的恒定电流。 4、其余部分方案论证: 因为题目要求分三档显示三极管的β值(即?值的范围分别为 50~80、80~ 120 及120 ~180 ,对应的分档编号分别是 1、2、3) ,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。(1)转换电路部分:提供一个稳定的电流源,使β值的变化不会影响到电流源, 而导致误差的产生。因此,我采用上图所示的微电流源电路,供给待测 NPN 三极管基极稳恒的电流。因为β值与 Ic有关,而且小功率管的β值在 Ic=2~3mA 时较大,而在截止与饱和区较小,测量不准确。根据 II CB??,这里, I B的选择在 30μA~40μA之间。(2 )比较部分,将从前级采样-比较电路中,得出的电压,与各个基准电压进行比较,通过 LM324 比较器,得出 4个高低电平数据,提供给编码电路。因此, 实现 A/D 转换的功能是转换电路的根本作用。(3 )在编码电路部分中,我使用优先编码器,将从转换电路中得出的高低电平进行编码,并输出结果,提供给译码器。编码对应的β值的范围如下: β值各级比较电平 1级比较 2级比较 3级比较 4级比较 50以下 0000 50-80 0001 80-120 0011 120-180 0111 180 以上 1111 在电压比较电路实现了 A/D 转换,其后再经过编码电路将四位比较电平转为 BCD 码形式,其输入输出如下:输入优先编码器的输出电平 00010001 001