南邮实验 简易晶体管特性曲线图示仪

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（4）晶体管开关和输出缓冲器 晶体管 TD 构成开关，其状态受 Q 反端控制，当 Q 反为 0 时 TD 截止、为 1 时 TD 导通。 输出缓冲器就是接在输出端的反相器 G3， 其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对 定时器的影响。
4.1.2 基本功能
表 4-1 555 定时器的功能表
UTH X ＞2Vcc/3 ＜2Vcc/3 X
4.1 555 的内部结构与工作原理 ....................................................... 4 4.1.1 电路组成 ..................................................................... 4 4.1.2 基本功能 ..................................................................... 5 4.2 74LS161 的内部结构与工作原理 ................................................... 5 4.3 74LS00 的内部结构图 ............................................................ 6 4.4 LM324 的内部结构与功能 ......................................................... 6 4.5 锯齿波的产生方法 ............................................................... 7 4.5.1 电路组成 ..................................................................... 7 4.5.2 工作原理 ..................................................................... 8 4.6 阶梯波的产生方法............................................................... 9 4.1.1 74LS161 的计数原理 ........................................................... 9 4.1.2 数模转换开关 ................................................................ 10 4.1.3 电压叠加产生阶梯信号 ........................................................ 11 4.1.4 74LS00 对信号的反向处理 ..................................................... 12 4.1.5 阶梯波的形成与输出波形 ...................................................... 13 五 六 七 谢 李沙育图形观测法.............................................................. 14 三极管的接入与测试............................................................ 15 晶体管特性图试仪的调试........................................................ 16 辞 ........................................................... 错误！未定义书签。
参考文献 ......................................................................... 17 附 录 ........................................................................... 18
2
三
晶体管的输出特性曲线
晶体管的输出特性曲线图如下：
图 3-1 晶体管的输出特性曲线
输出特性曲线描述基极电流 Ib 一常量时，集电极电流 Ic 与管压降 Uce 之间的函数关 系，即： Ic=f(Uce)︱IB=常数 对于每一个确定的 Ib， 都有一条曲线， 所以输出特性是一族曲线， 如图上面的图所示， 对于某一条曲线，当 Uce 从零逐渐增大时，集电结电场随之增强，收集基区非平衡少子的 能力逐渐增强因而 Ic 也就逐渐增大。而当 Uce 增大到一定数值时，集电结电场足以将基 区非平衡少子的绝大部分收集到集电区来，Uce 再增大，收集能力已不能明显提高，表现 为曲线几乎平行与横轴，即 Ic 几乎仅仅决定于 Ib。 从输出特性曲线可以看出，晶体管有三个工作区域（见上图中所标注） ： （1）截止区：其特征是发射结电压小于开启电压 Uon 且集电结反向偏置，即对于共 射电路 Ube≤Uon 且 Uce＞Ube。此时 Ib=0，而 Ic≤Iceo。小功率硅管的 Iceo 在 1uA 以下， 锗管的 Iceo 小于几十微安。因此在近似分析中可以认为晶体管截止时的 Ic≈0。 （2）放大区：其特征是发射结正向偏置（Ube 大于发射结开启电压 Uon）且集电结反 向偏置，即对于共射电路 Ube＞Uon 且 Uce≥Ube。此时，Ic 几乎仅仅决定于 Ib，而与 Uce 无关，表现出 Ic 对 Ib 的控制作用，Ic=（β 反） ·Ib，△Ic=β Ib。在理想情况下，当 Ib 按等差变化时，输出特性是一族与横轴平行的等距离直线。 （3）饱和区：其特征是发射结与集电结均处于正向偏置，即对于共射电路 Ube＞Uon 且 Uce＜Ube。此时 Ic 不仅与 Ib 有关，而且明显随 Uce 增大而增大，Ic 小于 Ib。在实际 电路中，若晶体管的 Ube 增大时，Ib 随之增大，但 Ic 增大不多或基本不变，则说明晶体 管进入饱和区。对于小功率管，可以认为当 Uce=Ube 即 Ucb=0 时，晶体管处于临界状态， 即临界饱和或临界放大状态。
1
二
晶体管图示仪的测试原理
晶体管特性图示仪的原理如下：
阶梯电压 图 2-1 晶源自文库管图示仪的内部原理图
描述晶体管特性，要有两种电压，一是加在 B 极上的阶梯波，用于产生不同的 Ib，二 是 C 极上的锯齿波，其周期与阶梯波相对应，以描绘出 Ic-Uce 特性曲线。 用合适的阶梯电压加至晶体管的基极，在晶体管的基极产生若干级大小不等的基流， 晶体管在每级基流作用下，其 Uce 自小到大扫描一次，并将此电压加到示波的 X 轴，同时， 将晶体管的输出电流信号 Ic 加到示波管的 Y 端，从而得到该晶体管的 Ic-Uce 特性。利用 普通示波器作为显示器件设计一个简易晶体管特性图试仪 基本要求： 该晶体管图示仪能稳定地显示晶体管的如下特性: 小功率 NPN 晶体管的 Ic——Uce 特性（共发射极组态） X 轴——Uce Y 轴——Ic 显示特性簇共 8 条曲线，每条曲线对应的基极电流 Ib 步进 0.28mA 功耗电阻 1KΩ
一
引言
21 世纪是信息的时代，作为信息技术的核心部分，电子科学与技术的发展功不可没， 随着国内外电子科学与技术的飞速发展，电子市场已经表现出巨大的潜力，一些公司也越 来越多的进入该领域投资，基于这些，如何来生产出电子相关产品抓住市场需求就变的至 关重要，晶体管作为该领域的重要器件，对它进行更深的了解也势在必行，晶体管特性曲 线图示仪作为研究晶体管输入与输出特性的仪器也越来越体现出它的价值。 晶体管特性图示仪是一种专用示波器,它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。 例如:晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性;二极管的正向、反 向特性;稳压管的稳压或齐纳特性;它可以测量晶体管的击穿电压、 饱和电流、 自或 a 参数。 本设计中所做的晶体管特性曲线图示仪是最简单的，能够显示晶体管输出特性曲线的仪 器，但在原理上没有本质的区别。在下面的设计中会一一介绍简易晶体管特性曲线图示仪 的内部结构、工作原理和它的制作、调试方法。
U（TR 反） X ＞Vcc/3 ＞Vcc/3 ＜Vcc/3
R反 0 1 1 1
Uo UOL UOL 不变 UOH
TD 的状态 导通 导通 不变 截止
R 反=0 时 Q 反=1，输出电压 Uo=UOL 为低电平，TD 饱和导通。 R 反=1、UTH＞2Vcc/3，U（TR 反）＞Vcc/3 时，C1 输出低电平，C2 输出高电平，Q 反 =1、Q=0，Uo=UOL、TD 的状态饱和导通。 R 反=1 时，UTH＜2Vcc/3，U（TR 反）＞Vcc/3 时，C1、C2 输出均为高电平，基本 RS 触 发器保持原来状态不变，因此 Uo、TD 也保持原来状态不变。 R 反=1 时，UTH＜2Vcc/3，U（TR 反）＜Vcc/3 时，C1 输出高电平，C2 输出低电平，Q 反=0，Q=1，Uo=UOH，TD 截止。
南邮
简易晶体管特性曲线图示仪 摘 要
本文主要介绍了简易晶体管特性图示仪的制作原理，内部结构，工作方式。同时在制 作的过程中介绍了晶体管的输出特性曲线，555、74LS161、74LS00、LM324 集成块的内部 管脚排列图，它们所能实现的功能，以及它们在电路中所起的作用。设计中锯齿波是利用 555 构成的振荡电路来产生的；阶梯波是通过 74LS161 产生一个计数器来实现的。555 产 生一个矩形脉冲来控制 161 的计数， 每当 555 产生的矩形波处于上升沿的时候就能触发 161 产生一次计数， 161 产生的数字信号再经过一个 74LS00 的反向处理进入到数模转换开关当 中，从而控制不同电压的相互叠加，最终来实现 8 个不同幅值的阶越信号，这就是阶梯波。 把产生的锯齿波和阶梯波接入被测三极管，从被测三极管的发射极与集电极接出两路信号 分别接入示波器，再利用李沙育图形就能观测到晶体管的输出特性曲线。 关键词：锯齿波 阶梯波 555 74LS161
目 一 二 三 四
录
引言 .......................................................................... 1 晶体管图示仪的测试原理......................................................... 2 晶体管的输出特性曲线........................................................... 3 锯齿波和阶梯波的产生........................................................... 4
3
四
锯齿波和阶梯波的产生
4.1 555 的内部结构与工作原理
555 定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上适当阻容元件，就可以方便的构 成脉冲产生和整形电路。
4.1.1 电路组成
下面给出的是 555 集成定时器的电路结构图
图 4-1 555 集成定时器的电路结构
（1）基本 RS 触发器 由两个与非门组成， R 是专门设置的可从外部进行置 0 的复位端， 当 R 反=0 时， 使 Q=0， Q 反=1。 （2）比较器 C1、C2 是两个电压比较器。比较器有两个输入端，分别标有+号和-号，如果用 U+和 U-表示相应输入端上所加的电压，则当 U+＞U-时其输出为高电平 U+＜U-时输出为低电平， 两个输入端基本上不向外电路索取电流，既输入电阻趋近于无穷大。 （3）分压器三个电阻均为 5 kΩ 的电阻串联起来构成分压器，为比较器 C1 和 C2 提供 参考电压，C1 的+端 U+=2Vcc/3、C2 的-端 U-=Vcc/3。如果在电压控制端 CO 另加控制电压， 则可改变 C1、C2 的参考电压。工作中不使用 CO 端时，一般都通过一个 0.01uF 的电容接 地，以旁路高频干扰。