南邮实验简易晶体管特性曲线图示仪

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
三
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：
二
晶体管特性图示仪的原理如下：
图2-1晶体管图示仪的部原理图
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
四
4.1 555
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
下面给出的是555集成定时器的电路结构图
图4-1555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，
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。
（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=βIb。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。
（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
表4-1 555定时器的功能表
UTH
U（TR反）
R反
Uo
TD的状态
X
X
0
UOL
导通
＞2Vcc/3
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。
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部结构、工作原理和它的制作、调试方法。
（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。
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wk.baidu.com，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，再利用沙育图形就能观测到晶体管的输出特性曲线。
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5kΩ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。
关键词：锯齿波阶梯波555 74LS161
一
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。