原创 简易三极管参数测试仪

本设计以AT89C51单片机最小系统为核心，用汇编语言编程，用多组放大器组成恒流源采样电路，可靠地实现了对三极管基极和集电极电流的检测，通过ADC118和放大器组成数据采集电路。系统能准确地测量交直流放大系数。单片机对采集到数据进行处理，并用液晶显示各项参数。

1．        三极管基极和集电极电压采样电路<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

   方案一：采用在基极和集电极电阻两端直接测电压的方法。用这种方法虽然简单，但是电路复杂，需要多个运算放大器，精确度不高，很难达到题目要求。

方案二：采用在发射极串电阻，直接在发射极测量电流I_ce 的方法。这种方案由于电阻两端对地电压较低，便于放大检测。但由于发射极电阻的存在，使基极电位很难确定，不便于基极电阻的选择，对Uce的确定也会带来一定困难。

方案三：用两路数据采集电路分别对基极电压和集电极电阻两端电压进行采样。基极电压经过普通运放组成的同向比例放大电路进行放大后送AD采样。而集电极电阻两端的电压采用OP07放大。若所测三极管为PNP型管，则经过反向比例电路转换成正电压以满足ADC118采样的需要。

综合考虑，方案三电路结构简单，测量精度较高，故采用方案三。

2.   三极管共射极输入输出特性曲线测量

因时间问题，这只是我们的构想

⑴三极管输入特性曲线的测量方案：

固定电压|V_C |=12V,通过DAC0832逐渐增大基极电压,每增大一次电压采集一次电流 i_B,记入内存.单片机将采集所得的各项数据处理后，在上位机（电脑）上输出曲线。

⑵三极管输出特性曲线的测量方案

通过改变基极电阻,达到题目要求的基极电流。同样通过DA输出改变电压V_CE 每当改变一次集电极电压就采集一次电流i_C,记入内存,显示输出曲线 。

测量结果显示方案

    方案一：把测量所得的参数通过数码管显示

方案二：把测量所得的参数和特性曲线通过液晶屏显示，这种方案虽然简便易行，但显示精度不高。

方案三：把所有的测量结果送到上位计算机进行显示，显示精度比较高，但不够方便灵活，并且需两个全双工串行接口，实现比较困难。

权衡以上三种方案，我们初步打算晶体管的基本参数用LCD显示，同时扩展与PC机连接的RS232串行通讯接口，用vb编写接收软件用来显示三极管的输入输出特性曲线，这样使用起来既方便灵活，又提高了精度，而且扩展了数据存储、打印等功能，但由于时间关系，我们没来得及做出曲线部分的电路，只把构思列出。

二.主要电路工作原理与计算

   1．总体设计思路

      总流程图如下：

2. 采样电路设计与放大系数计算

（1）基极和集电极电压采样电路

固定基极的电流，并使三极管工作在放大区，从而对特定NPN三极管来说其B极电流稳定。

基极电流的恒流由运放OP07实现（电路见图），此OP07正向端加1V的电压。我们用精准电压源MC1403加电压跟随器来精确这1V电压。

在基极和集电极分别加上2个1K的采样电阻，分别在2个电阻两端取4个点的电压，通过4个由OP07搭成的电压跟随器并把B极的电压经一个差放放大100倍后送入单片机内进行运算，并最终显示

电路图如下图:

⑶集电极采样电路：

在测三极管的的放大系数时。电阻R4的电阻值是1K欧姆 ，易得集电极的电流表达式：

Ic=Vrc/1000。

根据三极管直流电流放大系数的定义式可以算出：

⑷A/D转换输出电路：

     A/D转换器是数据测量系统的核心部件，它把采集的模拟量变换成数字序

列，并读回单片机。在设计中，我们对A/D的转换速度、精度和器件成本作了最好的折中，选用了8位A/D转换器ADC118.电路图如下图（图4）

图 为与ADC118相连接的电路。

3．         施压电路设计与计算

该部分只是我们的初步构思，方案是否可行尚待实际论证，但由于时间关系我们没能实际作出这部分电路，

只把大致想法列出如下：

⑴倍压电路：

    由于三基管的反向击穿电压一般不会小于70 V  而且测量穿电压时要求用单片机控制加在集电极上的电压以一定步长逐渐变化，而单片机只能输出最大12 V_、的电压。我们参考资料列出了一个 由CMOS与非门组成的倍压电路。

图中为三倍压电路，当接通电源时，电路中A点电位为“0”，则B点电位为电源电压V。这时电源电压V

通过D1对C2充电，使C2两端电压为V值，而D2并不导通。当反向器输出电位翻转之后，A点电位上升为V

值，于是A~点电位相应上升为2*V值，此时D1反偏，而D2导通.在下一个半周时，B点电位上升为V值，

点电位相应上升为3*V。经过D3对C4充电，使输出电压为3*V。

⑵DA双极性电压输出电路：

由于三极管有NPN和PNP两种型号，测量两种三极管输入输出特性曲线时所

用电压极性相反。这就要求单片机输出的控制电压有正负两个极性。在此采用了一种典型的DAC0832双极性

输出电路，电路图如下：

图中放大器2的输入端3通过电阻<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />与参考电压相连，因此运算放大器2的输出电压:

于是我们通过单片机控制输出从0到-5V的渐变电压就可以得到从-10V到+10V连续变化的电压。

(未完待续....)