實(shí)驗(yàn)的十一三極管β值分選電路設(shè)計(jì)的與仿真

1、南昌大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名：劉陽(yáng)學(xué) 號(hào)：6110116158專業(yè)班級(jí)：電子 165班實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證 綜合設(shè)計(jì)創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)日期： 實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 實(shí)驗(yàn) 一三極管B值分選電路設(shè)計(jì)與仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉三極管的電流放大原理，掌握其各管腳電流之間的關(guān)系；2、掌握三極管放大電路和集成運(yùn)算放大器（或集成電壓比較器）的特性和 應(yīng)用；3、掌握電路仿真調(diào)試的原則和排除故障的方法。二、實(shí)驗(yàn)要求利用比較器構(gòu)成一個(gè)NPN型三極管B值分選電路，要求電路用發(fā)光二極管 的亮或滅來表示被測(cè)三極管 獨(dú)的范圍，并用一個(gè)LED數(shù)碼管顯示B值的區(qū)間段 落號(hào)。如!（0-50 ）顯示“ 1 ”，（50-100 ）顯示“2”，（ 100-15

2、0 ）顯示 “3”，（ 150-200 ） 顯示“ 4 ”，（200）顯示“ 5 ”。三極管采用Multisim 虛擬器件，其B值可以更改，比較器可選擇集成運(yùn)放（比如 LM324 ）三、實(shí)驗(yàn)原理B是三極管共射電流放大系數(shù)，不是一個(gè)能夠直接測(cè)量的物理量，一般不區(qū)分直流和交流下放大系數(shù)。對(duì)于直流，有 上 亙 上，忽略Iceo，固定Ib、UceI B1 B的值，Ic的值跟B值成正比，測(cè)量B的問題轉(zhuǎn)化為對(duì)Ic的測(cè)量。為了使數(shù)碼管能夠測(cè)量模擬量，本實(shí)驗(yàn)還需要使用ADC。直接型ADC是把輸入的模擬電壓信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，所以還要對(duì)Ic進(jìn)行電流-電壓轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換后就可以通過編碼器和譯碼器連接數(shù)

3、碼管進(jìn)行數(shù)字顯示了。四、實(shí)驗(yàn)儀器NPN型三極管，5個(gè)發(fā)光二極管，5個(gè)電壓比較器，1個(gè)數(shù)碼管（自帶顯示譯碼器），1個(gè)74LS148編碼器，一個(gè)LM324集成運(yùn)放五、實(shí)驗(yàn)方案1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：三極管工作在放大區(qū)時(shí)，集電極電流為基極電流的B倍，通過集成運(yùn)放將電流轉(zhuǎn)換成電壓，根據(jù)事先設(shè)定的B值分段范圍確定比較器的門限電壓值。通過電 壓比較器，可用對(duì)應(yīng)的二極管的亮或滅來反映B值范圍，并將其轉(zhuǎn)換成LED數(shù)碼 管顯示（利用數(shù)字邏輯電路轉(zhuǎn)換）。電濟(jì)電壓輕換 A D轉(zhuǎn)換 匚 顯不測(cè)蚩值2、三極管的Ic測(cè)量:圖11-1設(shè)計(jì)框圖5V，共選擇NPN型三極管，將其共發(fā)射極接負(fù)電壓基極通過電阻R1與地相接，共集電極輸出I

4、c。圖11-2 Ic的測(cè)量電路3、電流一電壓轉(zhuǎn)換：使用集成運(yùn)放電路進(jìn)行信號(hào)處理。由于 BJT是CCCS器件，其輸出等效為受控電流源，所以采用 集成運(yùn)放電路構(gòu)成電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，因?yàn)榉聪啾?例運(yùn)算電路的輸入電阻低。同時(shí)反相比例運(yùn)算電路 對(duì)運(yùn)放的共模抑制比要求低，其輸出電阻很低，這 是優(yōu)點(diǎn)。在理想運(yùn)放下，輸入電阻為 0，所以輸出 電壓為V Ic Rf。實(shí)際輸入電阻不為零，所以信號(hào)源內(nèi)阻比輸入電阻越大， 電 路的轉(zhuǎn)換精度就越高圖11-3電流-電壓轉(zhuǎn)換電路Vee由公式 Ic Ib-RT 可知，令 Ri 100k ，Vee5VVo Ic RfR 可將Ic轉(zhuǎn)換成Vo進(jìn)行電壓比較Ri4、電壓比較器（參考電

5、壓應(yīng)一個(gè)電源分壓得到多值，如右圖）圖11-4電壓比較器圖11-4 ( b )參考電壓當(dāng)50 時(shí)，V。IcRfRfVee =50 1K 2.5VR100K當(dāng)100 時(shí)，V。Ic RfRf-Vee100 1K55.0VR100K當(dāng)150 時(shí)，V。Ic RfRf-Vee150 1K57.5VR100K當(dāng)200 時(shí)，V。IcRfRfVee200 1K510.0VR100K£4 75K 吞園；V .<怎P22 C r -cc由于誤差的原因，根據(jù)實(shí)際測(cè)量，給電壓比較器的參考電壓分別為：0V ,2.5V，4.58V，6.43V，8.11V。原本當(dāng)任一個(gè)電壓比較器的輸出電壓為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)

6、光二極管均發(fā)亮，反之則不亮。經(jīng)過如圖11-4調(diào)整后，可實(shí)現(xiàn)只有對(duì)應(yīng)B值范圍的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。二極管導(dǎo)通壓降為1.83V，對(duì)應(yīng)B值范圍上方的二極管因?yàn)殡妷罕容^器均輸出高電壓而熄滅，下方的二極管因電壓不足而熄滅5、AD轉(zhuǎn)換并顯示測(cè)量值范圍電路:LED1 1JAL RTUflLtEW%74LS148NLED4J bR7100Q圖11-5AD 轉(zhuǎn)換及顯示譯碼器結(jié)合數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，將輸出電壓通過74LS148芯片對(duì)應(yīng)輸出電平再通過74LS48進(jìn)行譯碼，用七段數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)字顯示。（本仿真所用 數(shù)碼管自帶顯示譯碼器功能，但仍說明一下顯示譯碼器74LS48的用法） 其中，74LS148和74LS

7、48功能如下：74LS148 定義：74 LS148為8線3線優(yōu)先編碼器，共有 54/74148 和54/74LS148 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，將8條數(shù)據(jù)線（0 7）進(jìn)行3線（4-2-1）二進(jìn) 制（八進(jìn)制）優(yōu)先編碼，即對(duì)最高位數(shù)據(jù)線進(jìn)行譯碼。利用選通端（EI）和輸出選通端（E0）可進(jìn)行八進(jìn)制擴(kuò)展。 芯片引腳說明：0 - 7編碼輸入端（低電平有效）EI選通輸入端（低電平有效）A0、A1、A2三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)即編碼輸出端（低電平有效）GS片優(yōu)先編碼輸出端即寬展端（低電平有效）EO選通輸出端，即使能輸出端功能表：輸入輸出EI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHH

8、HHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHH 咼電平L 彳氐電平X 任意 74LS48 引腳圖: 功能表:FUNCTION TA9LE RZIDECIMAL ! Ofl FUNCTIONehRso*GUTfvrSNOTE訐麗0cAtocdf1亠丹HHLLLIHHHHHHL1XLLLHHI LHHLLLL2H箏LLHLHHLHHIH3HX-LHHHHHJMHLLH4KXLHuLHLLLMHhMXLH

9、LH解HLHHLH6Hj(LHHLHLLHHHH7HXLHHHHMHMLLLL8HXHLLLHHHHHHHH0HXMLLNHMHHLLH10HXHLHLnLLLHHlH 11 11HXH片HHLLHHLLHtjiiXHHLLMLHlLLK13HXHHLHHHLLHUHH14NXMMHLHLLLHHHHHXHHHHHLLLLLLL削X/XXX耳LL"t-LLLL2RBIHLLLLLILLLLLL3uT丄.1 KXXXXJLHMHHMHH4綜合上述芯片可知：I、 當(dāng)電壓比較器輸出電平為10000 時(shí)，74LS148 中D71,D6D5D4D30,貝 UA20,A 0，A1 ,對(duì)應(yīng)的 74

10、LS48 輸入值為A 1, B 0, C 0, D 0，這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“ 1 ”；II、 當(dāng)電壓比較器輸出電平為11000 時(shí),74LS148 中DzD61,D5D4D30,貝UA 0, A1,A00,對(duì)應(yīng)的 74LS48輸入值為A 0, B 1, C 0, D 0，這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“2 ”7III、當(dāng)電壓比較器輸出電平為11100時(shí)，74LS148中D7D6D51,D4D30,則A2 0, A 1, A0 1 ,對(duì)應(yīng)的74LS48輸入值為A 1, B1,C0, D0 ,這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“ 3 ”；IV、當(dāng)電壓比較器輸出電平為11110時(shí)，74LS148中D7D6D5

11、D41,D30,則A2 1, A1 1, Ao 0,對(duì)應(yīng)的74LS48輸入值為A 0, B0,C1, D0,這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“ 4 ”；V、當(dāng)電壓比較器輸出電平為11111時(shí)74LS148中D7D6D5D4D31 ,則A21, A0,A01 ,對(duì)應(yīng)的 74LS48 輸入值為A 1 B 0, C 1, D 0，這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“ 5”。注：實(shí)際電路中，為保證情況 V穩(wěn)定顯示，應(yīng)使D2 06、實(shí)驗(yàn)總原理圖:VCC12.0V-w vsiaw m'R.r-i f 1 * fi n UfaI r |J3VCC1Z,5VVCC21 I I d-nsi；VIklUJIL弘n，I jS

12、 jv* U1LEM 14凸COMPARATORVRTUALVCC2(X)MrAHAlO VIN1UAI腫圖11-6實(shí)驗(yàn)總原理圖六、實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果當(dāng) 5時(shí)RAtCVIlilULCOMI*AVCC1LLD17-軒I M324ADVCC31VWST 7V. 2 34 科 V酣0 V LM 21>< nV vm：丄韶科 WTtkOi R1 r-VA- IDUkUVCtima -12hOV2N2218L-1J QWcnMPARflTOR V|RT JALCO M PAR ATOR vjRTUAI71LSHBN當(dāng) 75時(shí)vcc廠 1?.WI M：i?4ADL U3A>Hi5、Q1 UD2

13、N22U*VG?1VIRTUMVWr| j.bUU: 1.E0 V 畑呼11C貿(mào) W-iTtsi 1.59 V t»： t 碎M 打磯交斗I TCOMPARATOR VR1COMPARATOR *JALIRTUALhAlu 至1-tWVCC?-1 右 1W 當(dāng) 125時(shí)當(dāng) 175時(shí)VCC TPOVR.J1>VlKltlALVcci+VC CMML S14£Na® 11woa 算仁匸wMPARATOR_tflRTUAL COMPARErOU VlklUALLE04VIRTU/ Lv i.w v 匕#材曲蘭pM Yr-u. .4JV Vsm|: J WV

14、5; fraq ： 14 1LLUbCOMP4-WllfiVHt12.0 VMLS1«NrAAA- iDOkO1 -CCIUCC1L U2AMPARCOMPARATOR VIRTUALVCCZ14.5CpvccI- 12.0V ”R： Qi Uf)2N221B*j-x:二l殆A當(dāng) 275時(shí)Mlr-Wv-lO&kDLM33MDi2.rvVCC21 Tvcc12.0VV&E3VEECU.MuihniAiVCC1irn?口吊 It” V * 4 UT-| k_Wi J W¥ HOfl I 55 iV . |-T5I： i W 7SHUTJ(rv： T' 1 h -18怕IRTUALCOMPARATOR VIRTCOMFARATCR V6.43V8.11VJkhJLw蔦:oVCC2VCC23E HL L Hu c c _E £ BL七、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)通過這次實(shí)驗(yàn)，我認(rèn)為本次實(shí)驗(yàn)將數(shù)電和模電很好地綜合在一起，鍛煉了學(xué) 生的綜合能力，讓我們學(xué)會(huì)了如何將模電轉(zhuǎn)換成數(shù)電， 這在理論課上只是知道數(shù) 電與模電的相關(guān)性