【正文】 的輸出端 P3口給采樣電路提供的是高電平時(shí) PN結(jié)導(dǎo)通，有基極電流產(chǎn)生，繼電器中有電流通過(guò)，此時(shí)繼電器由常開(kāi)觸點(diǎn)切換到常閉觸點(diǎn)；若單片機(jī)輸出的是低電平，則沒(méi)有基極電流產(chǎn)生，繼電器中沒(méi)有電流，繼電器保持在常開(kāi)觸點(diǎn)上。 （ 2） 采樣功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程 ①對(duì)于基極采樣電路，如 圖 3中每個(gè)繼電器一端接 +12V電壓，一端接一個(gè) BJT的集電極，每個(gè) BJT的基極串聯(lián)一個(gè) 47K的電阻然后連到單片機(jī)上，由單片機(jī)的一個(gè) I/O口控制。因?yàn)楣栊腿龢O管的基極 發(fā)射極的導(dǎo)通電壓在 ~，不妨設(shè) UBE =，可計(jì)算出三種情況下的基極電阻分別為： 1 ( 5 0 .6 5 ) 43510 VRKA??? ? ?2 ( 5 0 .6 5 ) 21820 VRKA??? ? ? 3 ( 5 0 .6 5 ) 14530 VRKA??? ? ? 在實(shí)際選取時(shí)，這三個(gè)電阻的匹配很難準(zhǔn)確達(dá)到，所以可以調(diào)節(jié)電位器達(dá)到規(guī)定的電阻值，然后連接到電路中。 設(shè)計(jì)中使用到 P3口控制電平的輸出，下面簡(jiǎn)單介紹 P3口的功能， P3口為雙功能口。通常諧振電容的值為 30pF，晶振的典型值為 12MHz、 24MHz或 。然后通過(guò) DA輸出變化的電壓值 UCE， 每改變一次電壓后采集一次相應(yīng)的集電極電流 iC， 將數(shù)據(jù)送進(jìn)內(nèi)存中，單片機(jī)將采集到的各組數(shù)據(jù)處理后，將各組數(shù)據(jù)用坐標(biāo)的形式確定其在 LCD上的顯示位置，然后輸出送 到 LCD上顯示出來(lái)。在實(shí)際電路中，若晶體管的 UBE增大時(shí)， iB隨之增大，但iC增大的不多或基本不變，則說(shuō)明晶體管進(jìn)入飽和區(qū)。在理想情況下，當(dāng) IB按等差變化時(shí)，輸出特性是一簇橫軸的等距離平行線(xiàn)。因此在近似分析中可以認(rèn)為晶體管截止時(shí)的 iC≈ 0 。 從輸出特性曲線(xiàn)可以看出，晶體管有三個(gè)工作區(qū)域： 截止區(qū)：其特征是發(fā)射結(jié)電壓小于開(kāi)啟電壓且集電結(jié)反向偏置。單片機(jī) 將采集到的各組數(shù)據(jù)處理后，將各組數(shù)據(jù)用坐標(biāo)形式確定其位置，在 LCD 上顯示出曲線(xiàn)的形狀。當(dāng) UCE大于 1V 時(shí)，曲線(xiàn)基本不變了。 三極管共發(fā)射極輸入、輸出特性曲線(xiàn)測(cè)量的方案 測(cè)量輸入特性曲線(xiàn)： ①輸入特性曲線(xiàn)：輸入特性曲線(xiàn)描述的是三極管的基極電流隨發(fā)射結(jié)壓降變化關(guān)系的曲線(xiàn)。 反向飽和電流測(cè)量電路 在測(cè)量反向飽和電流時(shí)，因?yàn)槿龢O管的反向飽和電流很小，所以在測(cè)量時(shí) 會(huì)導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。根據(jù)加壓倍數(shù)（與倍壓電路有關(guān)，幾倍壓就放大幾倍）即可得到 Uceo。 經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，顯然方案三的電 路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，測(cè)量精度較高，故設(shè)計(jì)采用方案（ 3） 反向擊穿電壓測(cè)量電路 反向擊穿電壓測(cè)量電路的關(guān)鍵主要是獲得可調(diào)電壓源，從而實(shí)現(xiàn) 0 ~100V電壓的連續(xù)輸出，該電路有兩種設(shè)計(jì)思路： （ 1）可調(diào)電壓源主要由變壓器、三端穩(wěn)壓器等組成的電路提供，其功能是實(shí)現(xiàn) 0 ~ 100V電壓的連續(xù)輸出。若所測(cè)量的三極管為 NPN型，則設(shè)計(jì)方案采用經(jīng)過(guò)普通運(yùn)放組成的同向比例放大電路使基極電壓進(jìn)行放大。 （ 2）直接測(cè)量基極和集電極電阻兩端電壓。最后，單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)處理后送到 LCD液晶中顯示 出來(lái)。將待測(cè)三極管連接到采樣電路中，采樣電路將采集到的三極管的基極、集電極數(shù)據(jù)（模擬量）送到 ADC0809采樣電路 ADC0809 單片機(jī) LCD 顯示 三極管 DAC0832 數(shù)控電源 I/O 電平控制 5 中， ADC0809 將收集到的模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量送入到單片機(jī)中處理，單片機(jī)在 C 程序的驅(qū)動(dòng)下控制 DAC0832輸出的電壓值，為待測(cè)三極管供電，即起到數(shù)控 電壓源和數(shù)控電流源的作用。 （ 3）在 | UCE|=10V的條件下，測(cè)量三極管的集電 極 — 發(fā)射極反向飽和電流 ICEO=1mA，用數(shù)字顯示，測(cè)量范圍 A~100μ A，測(cè)量誤差≤ 10%。 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)能測(cè)試出小功率晶體三極管 （ BJT）的一些特性參數(shù)，包括輸入輸出特性曲線(xiàn)、交直流放大系數(shù)、反向擊穿電壓和反向飽和電流。目前有很多方法測(cè)試晶體三極管，同時(shí)用于測(cè)量晶體三極管的各種圖示儀有很多，它們大多用于測(cè)量或者觀察三極管的各種輸入、輸出等特性，這些圖示儀有良好的性能和較高的精度，但是這些儀器的性?xún)r(jià)比和實(shí)用性不強(qiáng)，主要原因是因?yàn)檫@些儀器的電路制作比較麻煩，性?xún)r(jià)比不高。 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題 目 基于 51 單片機(jī)的 三極管特性參數(shù)測(cè)試系統(tǒng) 學(xué)生姓名 李青 學(xué) 號(hào) 20202005071 院 系 電子與信息工 程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 指導(dǎo)教師 張宏群 二 ○ 一二 年 五 月 三十 日 1 目 錄 引言 ............................................................. 3 .................................. 3 系統(tǒng)功能 .................................................... 3 1． 2 設(shè)計(jì)要求 ................................................... 4 ............................................. 4 .................................................... 4 本測(cè)試系統(tǒng)的工作原理 ........................................ 4 ................................................. 5 電壓采樣電路設(shè)計(jì)方案的選擇 .................................. 5 反向擊穿電壓測(cè)量電路 ........................................ 5 反向飽和電流測(cè)量電路 ........................................ 6 三極管共發(fā)射極輸入、輸出特性曲線(xiàn)測(cè)量的方案 ................... 6 測(cè)量輸入特性曲線(xiàn)： ...................................... 6 測(cè)量輸出特性曲線(xiàn)： ...................................... 7 測(cè)量結(jié)果顯示放案 ............................................ 8 選取 .................... 8 .............................................. 8 電壓采樣電路的設(shè)計(jì)及放大系數(shù)的計(jì)算 ......................... 10 基極、集電極采樣電路 ................................... 10 2 測(cè)三極管的的放大系數(shù) .................................... 12 A/D 轉(zhuǎn)換輸出電路： .......................................... 13 ADC0809 在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的電路 .............................. 13 與 ADC0809 相連的電路 .................................... 16 ....................................... 17 DA 雙極性 電壓輸出電路 ....................................... 19 液晶顯示 ................................................... 21 5 結(jié)束語(yǔ) ........................................................ 23 參考文獻(xiàn)： ...................................................... 23 附錄 1：元件清單 ................................................. 26 附錄 2：源程序 ................................................... 26 3 基于 51 單片機(jī)的三極管特性參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 李青 南京信息工程大學(xué)電子信息工程系，南京 210044 摘要： 本文介紹一種三極管特性參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的簡(jiǎn)單方法，該系統(tǒng)是基于 51 單片機(jī)的，該測(cè)試系統(tǒng)能測(cè)試幾種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，能較精確的對(duì)晶體管交直流放大特性參數(shù)、輸入／輸出特性曲線(xiàn)、反向擊穿電壓和反向飽和電流進(jìn)行測(cè)量。 關(guān)鍵字 ：三極管；單片機(jī)；模塊化；優(yōu)點(diǎn) 引言 三極管是一種很常見(jiàn)的電子元器件，它雖然體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是往往在電子線(xiàn)路中起到很大的作用，三極管的好壞和特性 參數(shù)能對(duì)電路產(chǎn)生很大的影響，甚至直接影響電路的功能。本系統(tǒng)對(duì)三極管的特性參數(shù)數(shù)據(jù)的顯示是通過(guò) LCD顯示出來(lái)的，這些參數(shù)是由單片機(jī)最小系統(tǒng)、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 D/A 轉(zhuǎn)換電路和采樣電路等模塊綜合實(shí)現(xiàn)得來(lái)的，然后由單片機(jī)處理后送到顯示電路顯示。測(cè)量范圍 50~300；當(dāng) |IB|由 10μ A 變化到 20μ A， | UCE|保持不變，能測(cè)出三極管的交流放大系數(shù)β，并用數(shù)字顯示。 系統(tǒng)框圖 圖 1 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖 本測(cè)試系統(tǒng)的工作原理 本系統(tǒng)在測(cè)量 三極管的特性參數(shù)時(shí)需要得到的測(cè)量數(shù)據(jù)是三極管的基極、集電極上的數(shù)據(jù)（即電壓電流數(shù)據(jù)），本測(cè)試系統(tǒng)的核心部分是單片機(jī)最小系統(tǒng)，它 在設(shè)計(jì)中起到了中樞的作用，它連接了 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換電路等重要的功能模塊，協(xié)調(diào)各功能模塊的工作，有效的實(shí)現(xiàn)了發(fā)送數(shù)據(jù)控制電路和接受處理數(shù)據(jù)。同時(shí)，采集電路中還通過(guò)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合來(lái)改變采樣電路的工作狀態(tài)。但這種方法也有一定的缺點(diǎn)和不足，即由于發(fā)射極串接的電阻導(dǎo)致基極電位的確定比較困難，所以很難選擇合適的基極電阻，同時(shí)造成 Uce的確定也會(huì)帶來(lái)一定的困難。所使用的電路為兩路數(shù)據(jù)采集電路。 若所測(cè)三極管為 PNP型管，采樣時(shí)將電壓經(jīng)過(guò)反向比例電路轉(zhuǎn)換成正電壓 以滿(mǎn)足 ADC0809采樣的需要。通過(guò) DA控制逐步增大加在三極管集電極的電壓，同時(shí)對(duì)集電極電流實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到電流發(fā)生突變時(shí)，記錄下 6 此時(shí)的 DA 輸出電壓值。由比較可知，采用第二種思路更加安全可行。在測(cè)量時(shí)電阻的切換是用繼電器實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)自變量 UCE增大時(shí)，輸入特性曲線(xiàn)向右移動(dòng)。 圖 2 晶體管的輸入特性曲線(xiàn) 7 ②由于發(fā)射極接地，所以 UCE≈ UC，因此測(cè)量時(shí)固定 UC=12V，通過(guò)數(shù)控電壓源（由 DAC0832 作用 ）以一定步長(zhǎng)增大基極電壓（同理，由于發(fā)射極接地，故 UBE≈ UB），每增大一次電壓后采集一次電流 iB，送入內(nèi)存中。對(duì)于某一條曲線(xiàn)，當(dāng)UCE從零逐漸增大時(shí)，集電結(jié)電場(chǎng)隨之增強(qiáng)，因而 iC也就逐漸增大，收集能力已不能明顯提高，表現(xiàn)為曲線(xiàn)幾乎平行于橫軸，即 iC幾乎僅僅決定于 IB。小功率硅管的 ICEO 在 1μ A以下，鍺管的 ICEO 在小于幾十微安。此時(shí)， iC幾乎僅僅決定于 iB，而與 UCE無(wú)關(guān)，表現(xiàn) 出對(duì)的控制作用， IC= IB，Δ iC=βΔ iB 。此時(shí) iC不僅與 iB有關(guān)，而且明顯隨 UCE增大而增大， iC小于 IB 。因?yàn)?IB=URB/RB,而 URB=UUBE，而設(shè)計(jì)中采用的 BJT為晶體硅，所以UBE 的導(dǎo)通值在 ~ 之間，不妨設(shè) UBE =，所以固定基極電流不變的方法是選通基極電阻。 AT89C51 的時(shí)鐘電路： ATC89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)振蕩器，只要單 片機(jī)的 1 19 引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振）和諧振電容，就構(gòu)成了時(shí)鐘電路，系統(tǒng)也就具備了正常工作的基本條件，時(shí)鐘電路就可以產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 P1 、 P2 、 P3 口為準(zhǔn)雙向口 (在用做輸入線(xiàn)時(shí)，口鎖存器必須先寫(xiě)入 “1” ，故稱(chēng)為準(zhǔn)雙向口 )，負(fù)載能力為 4個(gè) TTL電路。 ①基極電阻的選擇：根據(jù)設(shè) 計(jì)要求，在測(cè)量輸出特性曲線(xiàn)時(shí)，要求 IB=0， 10μ A， 20μ A， 30μ A時(shí)描繪出三極管的共射時(shí)的輸出特性曲線(xiàn)，由于是共射電路，所以發(fā)射極接地， 在測(cè)放大倍數(shù)和輸出曲線(xiàn)時(shí)，保持基極電壓為 +5V（ NPN 時(shí)為 +5V， PNP 時(shí)為 5V）不變。同時(shí)在集電極上再接入一個(gè)阻值為 500Ω的電阻起分 壓的作用 ， 保證測(cè)量放大倍數(shù)時(shí) UCE ≈ 10V。