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论文关键词：晶体管；输出特性曲线；示波器；运算放大器 晶体管的输出特性曲线是全面描述晶体管各电极 电压与电流之间的关系曲线[1]，用输出特性曲线来描 述晶体管的特性既简单又直观。另外，从设计者的角 度来说，了解其输出特性曲线对完成好设计也是很关 键的心]。由于晶体管实际的输出特性曲线与理想的输 出特性曲线存在差异，故一般需通过测量来获得实际 的输出特性曲线n]。采用逐点测量法可得到晶体管输 出特性曲线¨巧]，但测量过程繁杂，且存在一定的误差。 本文采用纯模拟电路，设计了一种晶体管输出特性测 试仪，与普通示波器配合使用，可方便而准确地测鼍到 常见晶体管的输出特性曲线，非常适合于电子电路实 验室的本科生教学实验。 l晶体管输出特性曲线 NPN型晶体管共发射极输出特性曲线如图1所 示。它是以基极电流i。为参变量，描述集电极电流ic 与集电极和发射极之间的电压口ct的关系曲线，即由 函数ic一，(优E)J咕：常数表示的一族曲线‘6一“。 6 4 《 3 姜 o 2 4 8 12 16 蜥以， 图l NPN型晶体管共发射极输出特性曲线 2晶体管输出特性曲线测试仪设计原理 为了能在示波器上显示晶体管输出特性曲线，应 将集电极电流记转换为电压信号后加至示波器的y 万方数据60 实验技术与管理 轴输入端，集电极与发射极之间的电压u。。应为扫描信 号，如锯齿波等加至X轴输入端。而要显示基极电流 i。为不同值时的一族曲线，则ie应为逐级增加的阶梯 电流。同时为了使显示稳定，必须保证耽。与i。严格同 步，即对应毛波形的每一级台阶，示波器X轴都要完 成一次扫描，因此有行级阶梯电流，就会显示咒条输出 特性曲线。为了使波形不闪烁，还需满足每一族完整 的输出特性曲线显示频率不低于50 Hz。 晶体管输出特性曲线测试仪的总体原理框图如图 2所示‘¨]。 3主要单元电路设计 图2晶体管输出特性曲线测试仪的总体原理框图 3．1矩形波和锯齿波产生电路 为了使每一族完整的输出特性曲线的显示频率不 低于50 Hz，假设输出特性曲线为咒条，则矩形脉冲的 频率应不低于50 nHz。 矩形波振荡电路的设计方案有多种，常见的有：采 用运算放大器构成矩形波发生器；采用555定时器组 成矩形波产生电路；还可采用迟滞比较器加上Rc定 时电路实现等[10|。本文采用运算放大器产生一个频 率约1 kHz、占空比约5％的矩形波，并采用积分电路 将此矩形波变换为锯齿波。 3．2阶梯波产生电路 将矩形脉冲信号变换成阶梯电压可由计数器、电 阻网络和运算放大器来实现，但电路较复杂。本文利 用电荷转移原理设计了较为简单的阶梯波产生电路， 电路原理如图3所示。 当输入信号口。为高电平V-H时，只对C。充电，充 电完成后C。上存储的电荷为V。HC，；当输入信号口。变 为低电平时，C。通过R。、Rz放电，通过R：的电荷为 p 燕。V·Hc，，即为C2的充电电荷，故C2上的电压 D ，、 增量为△口a一瓦{衰‘邑。V—H这就是一个阶梯 电压。 调节R。可改变阶梯波的级数，其原理如下：对T： 管，uE2=口3，当T2截止时钌瞰一铲，故铆EB2=铲·口3； 当口。增大到使t，啦≈o．7 V时，T。开始导通，其集电极 电流注入T-的基极，T。迅速导通，Cz通过T。和Tz快 速放电，使输出电压口。回到初始值，故弘的最大值约 图3阶梯波产生电路图 为o．7芋V，故调节R，可改变阶梯波的最高幅度，从 J～wl 而改变阶梯波的级数。 图3中的D。与R。将运算放大器的正负端电压限 制在～O．7 V左右，故当输出电压弘降 |
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