實驗十一 三極管β值分選電路設計與仿真

1、 南昌大學實驗報告學生姓名： 劉陽 學 號： 專業(yè)班級：電子165班實驗類型：驗證 綜合 設計 創(chuàng)新 實驗日期：2017.12.30 實驗成績： 實驗十一 三極管值分選電路設計與仿真一、實驗目的1、熟悉三極管的電流放大原理，掌握其各管腳電流之間的關系；2、掌握三極管放大電路和集成運算放大器（或集成電壓比較器）的特性和 應用；3、掌握電路仿真調(diào)試的原則和排除故障的方法。二、實驗要求利用比較器構(gòu)成一個NPN型三極管值分選電路，要求電路用發(fā)光二極管的亮或滅來表示被測三極管值的范圍，并用一個LED數(shù)碼管顯示值的區(qū)間段落號。如（0-50）顯示“1”，（50-100）顯示“2”，（100-150）顯示“3

2、”，（150-200）顯示“4”，(200)顯示“5”。三極管采用Multisim虛擬器件，其值可以更改，比較器可選擇集成運放（比如LM324）三、實驗原理 是三極管共射電流放大系數(shù)，不是一個能夠直接測量的物理量，一般不區(qū)分直流和交流下放大系數(shù)。對于直流，有，忽略，固定的值，的值跟值成正比，測量的問題轉(zhuǎn)化為對的測量。 為了使數(shù)碼管能夠測量模擬量，本實驗還需要使用ADC。直接型ADC是把輸入的模擬電壓信號直接轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字信號，所以還要對進行電流-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)碼管進行數(shù)字顯示了。四、實驗儀器 NPN型三極管，5個發(fā)光二極管，5個電壓比較器，1個數(shù)碼管(自

3、帶顯示譯碼器)，1個74LS148編碼器，一個LM324集成運放五、實驗方案1、實驗設計思路：三極管工作在放大區(qū)時，集電極電流為基極電流的倍，通過集成運放將電流轉(zhuǎn)換成電壓，根據(jù)事先設定的值分段范圍確定比較器的門限電壓值。通過電壓比較器，可用對應的二極管的亮或滅來反映值范圍，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）。圖11-1設計框圖2、三極管的測量：選擇NPN型三極管，將其共發(fā)射極接負電壓5V，共基極通過電阻R1與地相接，共集電極輸出。 圖11-2 的測量電路3、電流電壓轉(zhuǎn)換： 使用集成運放電路進行信號處理。由于BJT是CCCS器件，其輸出等效為受控電流源，所以采用集成運放電路構(gòu)成

4、電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，因為反相比例運算電路的輸入電阻低。同時反相比例運算電路對運放的共模抑制比要求低，其輸出電阻很低，這是優(yōu)點。在理想運放下，輸入電阻為0，所以輸出電壓為。實際輸入電阻不為零，所以信號源內(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)換電路由公式可知,令 可將轉(zhuǎn)換成Vo進行電壓比較。 4、電壓比較器（參考電壓應一個電源分壓得到多值，如右圖） 圖11-4電壓比較器 圖11-4（b）參考電壓 當時，= 當時， 當時， 當時， 由于誤差的原因，根據(jù)實際測量，給電壓比較器的參考電壓分別為：0V，2.5V，4.58V，6.43V，8.11V。原本當任一個電壓比較器的輸出電

5、壓為高電平時，對應的發(fā)光二極管均發(fā)亮，反之則不亮。經(jīng)過如圖11-4調(diào)整后，可實現(xiàn)只有對應值范圍的發(fā)光二極管點亮。二極管導通壓降為1.83V，對應值范圍上方的二極管因為電壓比較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)換并顯示測量值范圍電路：圖11-5AD轉(zhuǎn)換及顯示譯碼器 結(jié)合數(shù)字電路與邏輯設計的相關知識，將輸出電壓通過74LS148芯片對應輸出電平再通過74LS48進行譯碼，用七段數(shù)碼管進行數(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74LS48功能如下：74LS148 定義：74LS148 為 8 線3

6、 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（07）進行3線(4-2-1)二進制（八進制）優(yōu)先編碼，即對最高位數(shù)據(jù)線進行譯碼。 利用選通端（EI）和輸出選通端（EO）可進行八進制擴展。芯片引腳說明：07 編碼輸入端(低電平有效)EI 選通輸入端(低電平有效)A0、A1、A2 三位二進制編碼輸出信號即編碼輸出端(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EI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXX

7、XXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHH高電平 L低電平 X任意74LS48引腳圖：功能表：綜合上述芯片可知： I、當電壓比較器輸出電平為10000時，74LS148中，則,對應的74LS48輸入值為，這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“1”； II、當電壓比較器輸出電平為11000時，74LS148中，則,對應的74LS48輸入值為，這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“2”； III、當電壓比較器輸出電平為11100時，74LS148中，則,對應的74LS48輸入值

8、為，這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“3”； IV、當電壓比較器輸出電平為11110時，74LS148中，則,對應的74LS48輸入值為，這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“4”； V、當電壓比較器輸出電平為11111時，74LS148中，則,對應的74LS48輸入值為，這樣輸出到數(shù)碼管顯示即為“5”。注：實際電路中，為保證情況V穩(wěn)定顯示，應使。6、 實驗總原理圖：圖11-6 實驗總原理圖6、 實驗仿真結(jié)果 當時 當時 當時 當時 當時7、 實驗心得體會 通過這次實驗，我認為本次實驗將數(shù)電和模電很好地綜合在一起，鍛煉了學生的綜合能力，讓我們學會了如何將模電轉(zhuǎn)換成數(shù)電，這在理論課上只是知道數(shù)電與模電的相關性非常大，但卻沒實踐過。其次，在做本次實驗過程中，我遇到了兩個很大的問題，一是老師給出的設計思路是要我們將Ic轉(zhuǎn)換成電壓，剛開始我是一頭霧水，后來查書發(fā)現(xiàn)了反比例運算電路；另一個問題就是關于