B数显式电路设计方案.doc

B数显式电路设计方案 一 课程设计的任务及基本要求 课程设计任务书 三极管的电流放大系数——β值可以用晶体管特性图示仪来进行测量，但存在着读数不直观和误差较大等缺点，因此本课题要求设计一个“三极管β值得数显式测量电路”。 目的及意义： 了解物理参数测量的基本原理和数显电路的设计方法和步骤。学会理论联系实际，对上学期所学的数电课程还有模电课程有更深的理解，另一方面加强大家的动手操作能力和实际解决问题的能力。培养小团队合作精神，提高学习能力。 测量NPN硅三极管的直流电流放大系数β(199。 测试条件： Ａ、IB＝10(A ，允许误差( 2％ 。 B、14V(VCE (16V，对不同β值的三极管，VCE基本不变。 （2）用两只LED数码管和一个发光二极管构成十进制数字显示器，二极管作为百位显示，它的亮状态和暗状分别用来代表99。数字显示器显示的数字应当清晰，显示周期的长短要合适（应大于人眼的滞留时间0.1S)。 （3）设B、C、E三个插孔，当被测二极管插入时，打开电源，显示器即显示该二极管的β值，响应时间不超过 1+5N/100（N是数字显示器的） 通用型集成运放LM324 高阻型集成运放LF351 通用型集成电压比较器LM311 集成定时器NE555 2/5十进制计数器74LS90 BCD—七段译码器74LS47 双D上升沿触发器74LS74 四2输入与非门CD4511 共阴极LED七段数码管 二 逻辑框图设计 三 逻辑电路的设计及参数计算 总体电路的设计（选择元器件，具体电路设计并计算参数）： 主要单元电路设计和参数计算： ? β—VX转换电路； ? VX—f 转换电路：压控振荡器； ? 计数时间产生电路； ? 计数、译码、显示电路； ? 清0信号产生电路等。 β-Vx转换电路 Vx=βIbR2 三极管的集电极后面应加一个电流到电压的转换电路从而构成——电压并联负反馈，如下电路图： 由β最大值(199)时有：Vx（max）=13V； 根据运放两输入端的外接等效电阻应尽量相等的原则，R3略小于R2。 (2) 压控振荡器 相关参数计算： fx与Vx的关系 设积分器的负向积分时间常数远远大于正向积分时间常数，即设R/4远远大于R8R/4100R9），则这个压控振荡器的震荡周期就近似等于上图中积分器的负向积分时间t1，即近似等于积分器的输出电压由下降到-所要的时间t1。 因为=-+=-t+ 当t=时，=-，即有 -=-t+，所以=2① 式中的是积分器输出电压的峰值，在=-时，比较器的状态发生变化这时比较器同相输入端的电位=0,即=+,因此=② 将②代入①式得=2 故此压控振荡器的震荡周期为=+==2 振荡频率为 ====· 可见与成正比，由于=·β·所以与β成正比。 为了保证积分器输出的线性度，中阻值应该比的， 积分器、电压比较器可否都用324？优缺点？ 351——高阻型； 311——专用电压比较器（转换速度快） ② 积分器中的D1起什么作用？为什么要? 为使正向积分与负向积分的回路不同、时间不同。为能实现压控振荡，并忽略正向积分时间。 ③ β-VX转换电路的输出电压极性与VP - VX转换电路的异同点，积分电路的异同。 Vx的极性不同，故积分电路中D1极性接法不同。 (3)计数时间产生电路 ? 要求 计数时间Tc应0.1s，一般取5ms Tc 50ms；取30ms 显示时间Td应 0.1s，一般取0.3s Tc 1s；取0.5s ? 电路 1）、显示时间：td=(R12 +R11)C2ln2=0.5S 计数时间：tc=R12C2ln2=30ms 取 C2=0.33 (F 得 R12=130k(、R11=2M( 2）、在计数时间TC内，计数器记录的脉冲个数N为 N=Tc/Tx=Tc*fx=Tc 又有 =β=βR2 N== 　 根据显示的设计要求，由前面知：=130K,=0.33uF,=15K,=24K,=13V,=5.1K,=330p,则只需调整Ｒ４＇使得β等于Ｎ，那么数码管的显示值就为β值。因此用电位器Rw串联代替R4’。这就是电路的数显式原理。 根据运放两输入端等效电阻尽量相等原则，取R5=300K考虑功能和成本，选LF351（高阻型运放）与LM311（通用性电压比较器） ３）计数时间与压控振荡器的输出相与（经与非门和反相器）的结果是什么？ (4)计数、译码、显示电路： ①74LS90的清0信号为正脉冲，且必须产生在计数时间V2（高电平）上升沿到来的时刻。 ②清0信号的宽度tW0≈0.7R13C4 其tW0选择的原则为: a.应远大于74LS90的清0信号的延迟时间(40ns); b.应远小于计数脉冲的最小周期