简易三极管特性曲线图示仪

实验题目：简易三极管特性曲线图示仪

课程简要信息

课程名称: 电子线路课程设计

课程学时： 30学时

项目学时： 课内24学时，课外6学时

适用专业： 通信工程、电子信息工程、电子科学与技术

学生年级： 本科2年级下学期

实验内容与任务（限500字，可与“实验过程及要求”合并）

1. 基本要求：设计产生输出三种波形，方波、三角波、阶梯波。

矩形波发生器：频率在1kHz以上，峰峰值为Vpp≈20v；

锯齿波发生器：频率可调， Vpp≥2V；

阶梯波发生器：f≥500Hz ，Upp≥3V， N≥6。

2. 进阶要求：利用产生的波形，组合设计简易三极管特性曲线测试仪。用示波器显示三极管的输出特性曲线。

3. 扩展要求：阶梯波发生器，阶数可调；输出特性曲线，阶数可调。

4. 特性曲线通过LED屏显示（扩展内容）。

5. 利用单片机实现矩形波、锯齿波、阶梯波的设计，并显示（延续内容）。

实验过程及要求（限300字）

1. 确定方案，要求课外完成。

根据要求实现的功能，以常见的芯片为主体，确定总体方案。参考有关资料，画出总体框图。根据电路的性能指标，分析计算各单元电路的元器件参数。

2. 电路仿真

利用仿真软件Multisim，完成电路图的虚拟连接。测试关键点电阻电容改变后对结果精度的影响。

仿真检查通过后，方可领取器件进行实际电路的搭接。

3. 搭建电路

利用面包板正确布线。根据电路图从输入到输出逐级布线。

4. 电路的测试与调试

确保电路连接无误后接通电源，如各级都达到性能指标要求可以进行全面的电路性能测试。应边测量、边记录、边分析（测量数据是否符合设计的性能要求）。

5. 以论文的形式完成课程设计报告的书写，参考模板要求。

相关知识及背景（限150字）

实验内容将模拟电子技术、数字电子技术等多门课程进行融合。通过熟悉三极管特性曲线的测量原理，分别设计各极所需信号，最后采用示波器的X-Y模式对晶体管的转移特性曲线进行测量。涉及到电子线路的系统设计、仿真软件的应用、线路的调试、数据的测量及分析等相关知识与技术方法。

实验环境条件

实验仪器设备：直流稳压电源、示波器、万用表

设计软件工具：Multisim

主要电子元器件：LM324、74LS169、74LS138等

教学目标与目的（限150字）

通过针对性能指标要求，完成系统电路的设计与制作，对学生进行工程设计和实际电路的组装、调试及性能测试等方面的训练；在实验过程中既培养学生电子线路系统的设计能力，又能让学生在设计中融合模拟电子技术和数字电子技术的知识，应用到实际中。

教学设计与实施进程

1. 课前将任务安排下发给学生，要求进行资料查询、电路图设计等预习；

学习按指标要求完成设计制作的流程，了解三极管特性曲线的测量原理，以及各种波形的产生。

2. 按照工程设计的过程，给学生讲解需要从哪些方面入手进行设计，并对指标要求进行解释，提出仿真及实践操作的各项要求；

对不同的设计方案简要点评，指出各自的优缺点。不同的器件方案的选择会出现独具优缺点的波形，应通过所需要的考察点，分析设计出适合自己的电路原理图。

3. 仿真软件是在理想状态下进行，导线电阻都是最理想状态。实物连接时，要注意偏差的矫正。建议在仿真时，通过改变关键元器件的参数，观察对结果的影响。

4. 部分芯片在仿真软件里没有，可用其他类似元件代替。实际电路连接时，再按照所需芯片进行连接调试

学生各自进行设计，并完成仿真，通过检查后进行实物的连接；

5. 学生按照设计的电路图，在面包板上完成实物的连接与调试，记录相关的结果；

可以按照不同功能分块逐个连接进行调试，逐个调试校准好再进行整体连接。布线清晰，分布明确。

6. 根据性能指标要求，设计测试方法，对每一功能区域都进行测试，并记录测试结果。

教师检查结果后，根据测试数据、实物的连接、提问等给学生做出相应的评价；

7. 学生根据整个实验过程，撰写实验总结报告；

8. 依据课堂表现、测量数据、总结报告等给出成绩。

设计电路图时，每个元器件应写明文字符号和主要参数，电路图中的信号流向，一般应从输入端或信号源画起，由左到右、由上到下，按信号的流向依次画出各单元电路，而且尽量画在同一张图上。

连接线路时，元器件的安装要便于调试、测量和更换。电路图中相邻的元件在安装时原则上应距近安置。输入级和输出级之间不能靠近，布线时一般先布置电源线和地线，再布置信号线。根据电路图从输入到输出逐级布线。

实验原理及方案

1. 系统结构

2. 实现方案

1. 方波、三角波电路：

由运放电压比较器电路，产生方波和三角波。

2. 阶梯波形成电路

先利用74LS169四位二进制数据选择器接受方波，统计时钟沿个数，将其三位输出作为地址输入到74LS138中，通过3-8译码器产生8阶阶梯波。

3. 晶体管特性曲线的显示

将产生的三角波接入到三极管的集电极用作扫描，将产生的阶梯波输入到三极管的基极。在三角波输入三级管前，串联一个定值电阻Rc，通过测量Rc两端的电压大小间接测量流入集电极的电流大小。示波器的两路一路测量Rc两端的电压，另一路在晶体管的发射极测量VCE大小，并选择X-Y模式得到晶体管的输出特性曲线。

4. 总电路图：

实验报告要求

实验报告主要包括以下几个方面：

1. 任务要求及题目分析；

2. 设计方案及论证，方案比较；

3. 系统结构设计，文字说明及原理框图；

4. 具体电路设计，参数选择；

5. 线路的连接与调试，遇到的问题

6. 测试方法、测试数据、数据分析和结论

7. 总结收获、体会

8. 参考资料

考核要求与方法（限300字）

1. 有设计电路，制作、调试和测试数据正确，完成所有设计指标，撰写报告条理清楚。

成绩：优.

2. 有设计电路，制作、调试和测试数据正确，完成基本设计指标，撰写报告条理清楚。

成绩：良.

3. 有设计电路，制作、调试和测试数据基本正确，完成部分设计指标，撰写报告比较清楚。

成绩：中.

4. 有设计电路，制作、调试和测试一项数据正确，完成一项设计指标，撰写报告条理清楚。

成绩：及格.

5. 有设计电路，制作、调试和测试不正确，不能完成设计指标，撰写报告不清楚。

成绩：不及格.

评分根据学生实际制作调试结果，教师检查的记录和实验设计报告两部分内容确定.

项目特色或创新（可空缺，限150字）

项目的特色在于：将方波转换为不同的波形，应用到三极管的特性检测中，完成整体的项目设计，实现了实验内容的工程性；同时，反观了三极管的特性这一基础知识，实现对前期理论学习单元实验内容的呼应，综合运用了所学知识；多种实现方案的设计与选择，体现了实现方法的多样性。