电子电路综合实验报告

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1、电子电路综合实验报告电子电路综合实验报课题名称：简易晶体管图示仪专业：通信工程班级： 学号： 姓名： 班内序号：一、课题名称：简易晶体管图示仪二、摘要和关键词：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与总结。方波、锯齿波、阶梯波、特征曲线。三、 设计任务要求：1. 基本要求：设计一个阶梯波发生器，fA500Hz,Uop卢3V,阶数N=6;设计一个三角波发生器，三角波

2、Vop卢2V;设计保护电路，实现对三极管输出特性的测试。2. 提高要求：可以识别NPN,PNPT,并正确测试不同性质三极管；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

3、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：五、分块电路和总体电路的设计：用NE555产生方波及锯齿波，电路连接如下。图 2. 方波产生电路NE555 的3 口产生方波，2 口产生锯齿波，方波振荡器周期T=3 R1+R2 C1,占空比D二R1+R2 /(R1+2R2), 为使阶梯波频率足够大，选 C1=0.01uF， 同时要产生锯齿波，方波的占空比应尽量大，当 R1远大于R2时，占空比接近1,选R1为20kQ, R2为100Q。阶梯波电路：用NE555时基振荡器产生的方波作为16进制计

4、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得个数，实验中利用它的三位输出为多路开关CD4051的输入Q& Qb Qc提供地址。直流通路是由5个100Q的电阻组成的电阻分压网络以产生6个不同的电压值，根据16进制计数器74LS169给出的地址进行选择性的输出，而它的管脚按照一定的顺序接入 5 个等值电阻然后在第一个电阻接入5V 的电压，原本是管脚接7 个电阻可以产生8 阶阶梯波，将三个管脚短接，即可产生 6 阶，这里选择了 4， 2， 5 接地，使输出为 6 阶阶梯波，以满足基本要求中的阶梯波幅度大于 3V 的要求。另一路信号通道

5、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。这样，用示波器观察便可得到有6 阶的阶梯波。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弋替。它是根据 A1、A2、A3 口的输入来选择输出 S1-S8中各路电压 值。图 3. 阶梯波产生电路 锯齿波电路：把 NE555 时基振荡器2 口产生的锯齿波作为基本的锯齿波，但是这时产生的锯齿波的幅度不满足要求。所以我先用双运算放大器LF353 的一个运放做成一个同相放大电路对这个锯齿波进行放大，然后再用双运算放大器LF353 的另一个运算放大器做一个减

6、法电路对这个锯齿波进行减运算，使它的幅值尽可能大，这样后面晶体管的输出特性曲线比较完整清晰。图 4.LF353 作为放大和减法器的电路图调整电路时调 R10 时，会改变锯齿波的幅度，同时也会调整锯齿波的直流分量，当调试过程中，调 R13的效果不理想时，可以调 R10,注意调的过程中不是 R10越大越好，应为R10过大，会使输出信号无法通过反馈电路回到输入端，会使波形失真，这点调试的时候要注意，同时，锯齿波的最低点电压值最好为0V,这样扫描出的NPN俞出特，f曲线0点部分才会清晰，同时锯齿波的幅度不够大时，可能会影响到输出特性曲线的条数。这个电路与积分电路相比，电路更加简单，幅度上调整的余地也比

7、较大。 六、实现功能说明：1)基本功能NPN 输出特性曲线功能说明：输出特性曲线是指在基极电流不变的情况下，输出电压Uce和输出电流Ic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，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图5.NPN输出特性曲线测

8、量电路图（ 3）主要测试数据锯齿波的峰峰值为5.81V,阶梯波的频率787.4Hz,峰峰值为5.11V。主要波形如下：图 7 锯齿波波形图 8 阶梯波波形图9NPN俞出特性曲（4）测试方法需要说明的是，这里调整电路时调R10 时，会改变锯齿波的幅度，同时也会调整锯齿波的直流分量，当调试过程中，调 R13的效果不理想时，可以调R10,注意调的过程中不是 R10 越大越好，应为R10 过大，会使输出信号无法通过反馈电路回到输入端，会使波形失真，这点调试的时候要注意，同时，锯齿波的最低点电压值最好为0V （NPN寸），这样扫描出的NPN输出特T曲线0点部分才会清晰，同时锯齿波的幅度不够大时，可能会影

9、响 到输出特性曲线的条数。七、故障及问题分析1. 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Ibo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. 示波器上最开始输出了不正常的三角波和阶梯波的波形，经过检查与分析，将三角 波和阶梯波的输

10、出端分别与三极管的集电极和基极断开，再接入示波器，可得到正常的波 形。八、总结和结论结论：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：通过这次实验，理解了 555 定时器的工作原理，基本应用得到了初步的掌握，学会了利用74169计数器和CD4051设计阶梯波，学习到了如何自己设计一个电路。本次试验通过自己对相关资料的查询，以及向其他同学的请教、相互间的讨论，基本顺利地完成了实验，能够实现简易晶体管图示仪。电路仿真跟实际电路搭建有区别，所以直接用仿真的参数搭建实际电路时不一定能出正确的结果，得耐心调试。对一个大电路的调试，可以分块 调试，然后合起来调试，增强系统概念。九、 Multisim 仿真原理图和波形图三角波波形锯齿波波形十、所用元器件及测试仪表清单十一、参考文献1. 百度文库2. 电子电路基础