晶体管输出特性测试电路实验报告.docx

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1、实验八 晶体管输出特性曲线测试电路的设计一、 实验内容+实验预习+电路参数1. 原理：为了测量并且在示波器上显示晶体管输出特性曲线：(1)将集电极电流IC转换为电压信号后加至示波器的Y轴输入端，集电极与发射极之间的电压VCE应为扫描信号(锯齿波)，加至X轴输入端。(2)要显示基极电流IB为不同值时的一簇曲线，则IB应为逐级增加的阶梯电流。(3)为了使显示稳定，必须保证VCE与IB严格同步，即对应IB波形的每一级台阶，示波器X轴都要完成一次扫描，因此有n级阶梯电流，就会显示n条输出特性曲线。(4)为了使波形不闪烁，还需满足每一簇完整的输出特性曲线显示频率不低于50Hz。2. 参考电路框图参数为：

2、RB=2K,RC=5103. 矩形波振荡电路设计参考要求：频率在1kHz以上，占空比小于10%(在输出幅度50%处测量)，矩形波电压幅度为Vpp 20V（由运放产生，电阻阻值最好不低于10k），记录矩形波频 1.1066KHz 和占空比 10.3 。参数为：R1=10K,R2=100K，R3=10K，R4=20K；C=332|682=10100pf103。4. 锯齿波形成电路设计参考要求： 锯齿波的起始值为0V（最好不高于0.1V），幅度不低于4V。注意：R2R1记录锯齿波幅度=5.5V参数为：R1=200K,R2=10K，R3=1K；C=682=6800pf. 阶梯波形成电路（注意电平匹配电

3、路）设计参考要求：阶梯波的级数不小于8级，每级阶梯之间的电压差V=0.5V20%。（由计数器和电阻网络组成的阶梯波产生电路，计数器采用74HC161，级数16级，其管脚图和功能与74LS161相同）记录阶梯波级数 16和V 0.55v 。参数为：R=R9=R10=10K注意电平的匹配，因为输入74HC161的矩形波的低电平须为地电平，高电平不得大于5V，所以：如果矩形波振荡电路采用的是运放，则必须插入电平匹配电路。5. 电压电流转换电路将阶梯电压变换成阶梯电流，作为被测晶体管的基极驱动电流。设计参考要求： iB的起始值为0（最好不高于0.5A），每一级阶梯的电流增量iB=1A20%。注意：（1

4、）当R1=R2=R3=R4 =R 时，流过负载电阻RL中的电流为：iL=vI/R（2）调试：RL =100k，测得RL两端的每一级阶梯电压100mV即每一级阶梯电流增量为1A。记录iB=106mV/100K=1.06A .参数为：R1=R2=R3=R4=510K,RL=100K在上述电路的基础上加装电路，测量NPN双极型晶体管的输出特性曲线。需增加集电极负载电阻RC和电压相减电路。示波器用XY模式，u盘存储记录晶体管输出特性曲线。注意：（1）当R1=R2=R3=RF 时，输出电压vo为：vo=vI1-vI2；（2）为了测量的晶体管输出特性曲线的条数足够多，RC不可过大，建议以1k为宜；（3）由

5、于晶体管的输出电阻rce很大，为了最大限度地减小测试电路对所测特性曲线的影响，应尽量加大电压相减电路的输入电阻。参数为：R1=R2=R3=RF=51K6. 在(5)的基础上加装电路，使阶梯波的级数可调，从而实现晶体管输出特性曲线的条数可调（选作）需增加调节级数的电路，参考电路如下。分别u盘存储记录输出特性曲线为4条、8条时的波形；参数为：R11=10K二、 实验原始数据记录三、 实验波形图四、 思考题1. 为何要求矩形波频率不能太低，占空比不能太大？答：矩形波频率太低，容易造成波形闪烁，不能看到稳定的波形；占空比太大，容易造成锯齿波的波形不明显，容易造成输出普通三角波的情况。2.锯齿波形成电路

6、中，为什么R2阻值远小于R1？答：电容通过R2支路充电，通过R1支路放电，由于是反相输入，充电时Vo是下降的，只有在R2阻值远小于R1时，才能使电容充电时间远小于放电时间，从而产生锯齿波。3. 为了测量的晶体管输出特性曲线的条数足够多，RC不可过大，建议以1k为宜，为什么？答：由于RC是被测管的集电极负载电阻，如果RC太大，在比较小的IB时IC*RC已经很大，使晶体管饱和，使输出特性曲线的条数太少。因此，RC的选取不宜过大，建议1k。4. 由于晶体管的输出电阻rce很大，为了最大限度地减小测试电路对所测特性曲线的影响，应尽量加大电压相减电路的输入电阻，为什么？答：电压相减电路的输入电阻越大，则

7、ic能更多的流入到该电阻，使输出特性曲线斜率不会过大。5. 在原理框图电路中，被测晶体管发射结的压降不同对测量结果会不会有影响？如果要求测量以发射结电压VBE为参变量的输出特性曲线，电路应如何修改？答： 由于电压电流转换电路可视为恒流源，发射结的压降VBE不同不会影响基极电流iB，故不会影响测量结果；如果要测量以VBE为参变量的输出特性曲线，应在发射结加阶梯电压，即去掉电压电流转换电路以及电阻RB,将阶梯波产生电路直接接在晶体管基极上。6. 在原理框图电路中，使用一个矩形波振荡电路产生矩形脉冲，分别经锯齿波形成电路和阶梯波形成电路产生锯齿扫描电压和阶梯基极电流，这是为什么？如果用锯齿波振荡电路

8、和阶梯波振荡电路分别产生锯齿扫描电压和基极阶梯电流，这样设计可以吗？为什么？答：使用一个矩形波振荡电路激发产生锯齿波和阶梯波是为了使锯齿波和阶梯波的频率配合严格一致。由于阶梯波控制基极电流，锯齿波控制集电极电压，锯齿波经过一个周期时阶梯波应提高一级阶梯，这样才能在示波器上显示清晰稳定的输出特性曲线。如果分别产生锯齿扫描电压和阶梯基极电流，两者的频率很难严格配合，即使稍有差别也会导致输出特性曲线波形不稳定。因此不能分别产生。7. 在原理框图电路中，如果Rc为集电极电流的取样电阻，也是被测管的集电极负载电阻，应如何选取Rc的阻值？答：由于RC为集电极电流的取样电阻，为了在示波器上显示足够宽的波形，

9、应使RC上电压较大，因此应使RC较大；又由于RC是被测管的集电极负载电阻，如果RC太大，在比较小的IB时IC*RC已经很大，使晶体管饱和，输出特性曲线的条数太少。因此，RC的选取应兼顾以上两方面，选取适中的阻值。实验中建议为1K。五、 实验总结1.这次实验运用并证明了很多理论课上学到的知识，比如BJT的输出特性曲线，时钟触发等等，以及一些新的知识，如计数器和电阻网络组成的阶梯波产生电路，二分频、四份频等等，收获比较多。2.本次实验是综合设计型实验，器件较多，电路较复杂，我事先在自己的面包板上将电路插好，然后提前去了一节课（此行为给助教老师造成了麻烦，在此深感抱歉，保证以后不会再犯），中途也出现

10、了一些问题，但是幸运的是都找出了原因，顺利的做了出来。当然途中得到了助教的很多帮助，再次表示感谢。3.矩形波产生电路中，经之前已经做过实验的同学的提醒，我使用的是741，由于运放的摆率较小，故产生的矩形波不够好，上升下降时间都较长，之前没有意识到这个问题，出现这个问题之后对电路的元件参数进行了修改，最后得到了一个比较满意的波形。4.在阶梯波产生电路中，由于粗心大意，将数字芯片连到了12V的电压中，之前没有意识到，直到电路+12V处出现短路，经过检查后发现原来是将5V错连成了12V,击穿了两个数字芯片（已经发烫）。及时进行了改正。5.在选做实验中，连接好电路之后却没有正确的波形产生，询问助教后才知道，变阻器没有接电压导致没有输出正确的曲线。