1、 第一部分：设计任务第一部分：设计任务 一、设计任务和要求一、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 5080、80120 及 120180，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。 二二：设计思路指南 1将变化的值转化为与之成正比变化的电压或电流量，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IC=IB的关系，当IB为固定值时，IC反映了的变化， 电阻RC上的电压VRC又反映了IC的变化，对VRC取样加入后级
2、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。 o U 图 1 T1、T2、R1、R3构成微电流源电路，R2是被测管 T3的基极电流取样电阻， ， R4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。 o U 图 2 T1是被测三极管，其基极电流可由R1、R2限定，运算放大器的输出 o UIB R3。 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 o U， 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、。 3、参考方案： 图 3 第二部分：设计方案第二部分：设计方案 一：设计方案分析论证：一：设计方案分析论证： 设计电路测量三极管的值，将三极管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IC=IB的关系， 当IB为固定值时，IC反映了的变化，电阻RC上的电压VRC又反映了 IC的变化） 。 1、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 T1、T2、R1、R3构成微电流源电路，R2是被测管 T3的基极电流取样电阻，R4 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IC=IB
4、的关系，当IB为固定值时，IC随着的变化而变 化，电阻RC上的电压VRC正好反映了IC的变化，所以，我们对VRC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，这样便于测量值。 2、值与电流电压的转换 （方案二） T1是被测三极管，其基极电流可由R1、R2限定，运算放大器的输出 o UIB R3。 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
5、为题目要求分三档显示三极管的值 （即值的范围分别为 5080、 80 120 及 120180，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
6、NPN 三极 管基极稳恒的电流。因为 值与Ic 有关，而且小功率管的值在Ic 23mA 时较大，而在截止与饱和区较小，测量不准确。根据 II CB ，这里，IB的选 择在 30A40 A 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。 编码对应的值的范围如下： 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 0 0 0 0 50-80 0 0 0 1 80-120 0 0 1 1 120-180 0 1 1 1 180 以上 1 1 1 1 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 0 0 0
