电子测量技术教案市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx
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1、8/5/202418/5/202418/5/202418/5/202418/5/20241目录退出下一页上一页最后一页章节目录7.1晶体管特征图示仪介绍7.2晶体管特征图示仪应用7.3实训1第1页8/5/202428/5/202428/5/202428/5/202428/5/20242目录退出下一页上一页最后一页第7章晶体管特征图示仪本章关键点n晶体管特征图示仪组成及原理框图n晶体管特征曲线测量方法n用晶体管特征图示仪测量二极管、三极管和场效应管2第2页8/5/202438/5/202438/5/202438/5/202438/5/20243目录退出下一页上一页最后一页7.1晶体管特征图示仪介
2、绍晶体管特征图示仪是利用电子扫描原理,在示波管荧光屏上直接显示半导体器件特征仪器。它能够直接观察器件静态特征曲线和参数;它还能够快速比较2个同类晶体管特征,方便于挑选配对。它还能够用它来测试场效应晶体管及光电耦合器件特征与参数。3第3页8/5/202448/5/202448/5/202448/5/202448/5/20244目录退出下一页上一页最后一页n7.1.1晶体管特征图示仪组成及框图原理1晶体管特征图示仪组成晶体管特征图示仪主要是由阶梯波信号源、集电极扫描电压发生器、工作于XY方式示波器、测试转换开关以及从属电路等组成仪器。测试时阶梯信号源为被测晶体管提供偏置电压;集电极扫描电压发生器用
3、于供给所需集电极扫描电压;示波器用于显示晶体管特征曲线;开关及从属电路作用是为了测试晶体管与参数,实现电路转换。4第4页8/5/202458/5/202458/5/202458/5/202458/5/20245目录退出下一页上一页最后一页2晶体管特征图示仪框图2.晶体管特征图示仪原理框图如图7-1所表示。图7-1晶体管特征图示仪结构框图22页27页5第5页8/5/202468/5/202468/5/202468/5/202468/5/20246目录退出下一页上一页最后一页(1)阶梯波发生器q阶梯波电压产生基本方法如图7-2a负脉冲出现时开关管VT1截止,VT1输出阶梯波电压U1;当负脉冲过去,
4、VT1导通,输出电压U0=0,结果就能够形成脉冲阶梯波电压U0,如图7-2b所表示。UT1是形成阶梯波电压同时信号,Up重复周期等于一级阶梯连续时间。利用VT1开关作用,使UP脉冲宽度tD可调。通惯用占空比来定量脉冲宽度:下面分析基极阶梯信号源、集电极电压发生器各部分电路工作原理。6第6页8/5/202478/5/202478/5/202478/5/202478/5/20247目录退出下一页上一页最后一页图7-2阶梯波电压形成方法(a)(b)7第7页8/5/202488/5/202488/5/202488/5/202488/5/20248目录退出下一页上一页最后一页占空比=100式(3-1)占
5、空比在(1040)连续可调。很显然,当占空比为100时,脉冲阶梯波就变成了普通阶梯波。8第8页8/5/202498/5/202498/5/202498/5/202498/5/20249目录退出下一页上一页最后一页图7-3阶梯波产生电路q阶梯波产生电路9第9页8/5/2024108/5/2024108/5/2024108/5/2024108/5/202410目录退出下一页上一页最后一页如图7-3所表示波形合成法阶梯波产生电路电路中,100Hz正弦全波整流电压与集电极扫描电压同时。经脉冲形成电路得到100Hz脉冲电压,将此脉冲电压加到三个触发器组成分频器(即为二进制计数器),则其输出即是T1:T2
6、:T31:2:4三个方波电压。再将三个方波电压分别加到开关管VT1、VT2、VT3基极。当方波电压为0V时,开关管截止;当方波电压为负半周时,开关管导通。则三个开关管中电流波形与加到三个开关管基极方波电压波形类似。10第10页8/5/2024118/5/2024118/5/2024118/5/2024118/5/202411目录退出下一页上一页最后一页IC1、IC2、IC3方波波形周期比为1:2:4。接在三个开关管集电极电阻为RCl:RC2:RC3=4:2:1三个方波电流振幅比为IC1:IC2:IC3=1:2:4。电流合成管VT4集电极电流IC4=IC1+IC2+IC3。由串联在VT4管集电极
7、电阻RC4,将阶梯电流转变成阶梯波电压形式输出。其波形变换如图7-4所表示,利用三个不一样周期方波T1、T2、T3相加而得。此时Tl:T2:T3=l:2:4,幅度为U1:U2:U3=1:2:4。11第11页8/5/2024128/5/2024128/5/2024128/5/2024128/5/202412目录退出下一页上一页最后一页图7-4阶梯波合成波形12第12页8/5/2024138/5/2024138/5/2024138/5/2024138/5/202413目录退出下一页上一页最后一页q阶梯波放大电路阶梯波放大器实际上是一个电压电流转换电路;它作用是将阶梯波电压转换成为不受负载改变影响恒
8、定阶梯波电流。图7-5是一个电压一电流变换电路,A1为对称输入、单端输出主放大器电路。接在反馈电路中放大器A2,实际接成电压跟随器形式,即U3=U。电压跟随器A2输入阻抗很高,能降低反馈电阻对输出阶梯电流影响,起着缓冲或隔离级作用。13第13页8/5/2024148/5/2024148/5/2024148/5/2024148/5/202414目录退出下一页上一页最后一页图7-5阶梯波放大电路14第14页8/5/2024158/5/2024158/5/2024158/5/2024158/5/202415目录退出下一页上一页最后一页把放大器A1看成一理想运算放大器(即A1=),依据对理想运算放大器
9、分析,其输出电压为:式3-2式3-315第15页8/5/2024168/5/2024168/5/2024168/5/2024168/5/202416目录退出下一页上一页最后一页设运算放大器输入阻抗为无穷大,由输出电路得U0=(R3+RL)I0式3-5依据上面公式我们能够得到:式3-4将U2代入3-2式得:16第16页8/5/2024178/5/2024178/5/2024178/5/2024178/5/202417目录退出下一页上一页最后一页从上式可知,I0与负载RL无关,式中负号表示输入电压Ui为正阶梯波时,输出电流为负阶梯波。R 1、R2取为固定值电阻,可改变R3来调整电流幅值/级。所以R
10、3是步进可变mA/级选择开关。为使输出电流I0与RL无关,应使I0应为:选择,17第17页8/5/2024188/5/2024188/5/2024188/5/2024188/5/202418目录退出下一页上一页最后一页从上式可知,I0与负载RL无关,式中负号表示输入电压Ui为正阶梯波时,输出电流为负阶梯波。R 1、R2取为固定值电阻,可改变R3来调整电流幅值/级。所以R3是步进可变mA/级选择开关。18第18页8/5/2024198/5/2024198/5/2024198/5/2024198/5/202419目录退出下一页上一页最后一页(2)集电极扫描电压发生器作用是供给测试电路所需集电极扫描
11、电压。由电源变压器、全波整流电路和极性转换开关所组成。市电交流220V电压经电源变压器降压后全波整流而得到100Hz单向脉动电压。它与基极阶梯信号同时由50Hz电源而得到,能够确保二者之间同时工作。利用开关改变扫描电压正负极性,用来以满足对集电极不一样电压极性要求,如PNP型或NPN型晶体管;集电极扫描电压大小调整是经过改变电源变压器次级绕组抽头来实现,能够适应晶体管对集电极电压不一样大小要求。19第19页8/5/2024208/5/2024208/5/2024208/5/2024208/5/202420目录退出下一页上一页最后一页3晶体管特征图示仪原理(1)测量晶体三极管输出特征原理图7-6
12、晶体三极管输出特征测量及波形20第20页8/5/2024218/5/2024218/5/2024218/5/2024218/5/202421目录退出下一页上一页最后一页用图7-6电路进行测绘。调整EB,确定一个iB值为IB0,这么每固定一个iB值,然后每改变Ec测量u CE,测量i c,让u CE从零逐步变到某固定值,测出一组u CEi c值,描绘出一条i B为IB0固定值i CEf(uCE)曲线;然后逐一改变iB值为IB1、IB2、IB3、IB4,每固定一个iB,再改变EC就能够得另一条曲线;最终,可得到被测晶体管输出特征曲线,如图7-6波形图。21第21页8/5/2024228/5/202
13、4228/5/2024228/5/2024228/5/202422目录退出下一页上一页最后一页上面采取方法是逐点逐点测量。用晶体管图示仪,如图7-1将S5接通“+”(NPN型管时)用集电极扫描电压代替可调直流电源Ec,S1接通“+”用一个阶梯波电压发生器,代替提供基极电流可调直流电源EB,S2接中间位置,S3接UCE,S4接IC位置,S6接测量位置,S7接测量位置,得到如图7-7所表示等效电路,也称为动态测量电路。22第22页8/5/2024238/5/2024238/5/2024238/5/2024238/5/202423目录退出下一页上一页最后一页图7-7晶体管图示仪等效电路23第23页8
14、/5/2024248/5/2024248/5/2024248/5/2024248/5/202424目录退出下一页上一页最后一页阶梯波电压加入到基极回路,经过RB形成基极阶梯电流IB。集电极扫描电压改变使uCE能够自动从零增至最大值,然后又降至零;阶梯波基极电流与集电极扫描电压都是由50Hz交流电得来,能够实现集电极扫描电压与阶梯波基极电流保持同时,即TBnTc(n为正整数),如图7-8所表示,阶梯波电压每一级时间正与集电极扫描电压改变一次相同,测绘输出特征所需uCE和iB就能同时地自动改变。24第24页8/5/2024258/5/2024258/5/2024258/5/2024258/5/20
15、2425目录退出下一页上一页最后一页图7-8输出特征曲线形成25第25页8/5/2024268/5/2024268/5/2024268/5/2024268/5/202426目录退出下一页上一页最后一页(2)测量晶体三极管输入特征原理三极管输入特征表达在发射结电压Ube与电流Ib之间关系上。基极和发射极之间相同于一个正向偏置二极管,所以其伏安特征也与二极管相同,当集电极与发射极之间电压Uce改变时,曲线左右位置也不相同。依据三极管输入特征性质,测量时uBE用扫描电压,uCE用阶梯波电压,示波器X轴作为uBE轴,Y轴作为iB轴,此时荧光屏上可显示三极管两、三根输入特征曲线。在实际测量时,仍采取全波
16、整流电压作为集电极扫描电压,而用阶梯波提供基极电流。26第26页8/5/2024278/5/2024278/5/2024278/5/2024278/5/202427目录退出下一页上一页最后一页如图7-1将S1接“+”(NPN型管),S2接中间位置,S3接UBE,S4接IB,S5接“+”(NPN型管),S6接测量,S7接测量,取Uce为扫描电压,uBE用作阶梯波电压,测试时,普通只显示曲线即可。实际测量中,取样电阻RB两端得到电压(正比于iB,即iB取样电压)加到示波器Y轴输入端;uBE加至X轴输入端(示波器内X放大器需反相一次),集电极回路加全波整流电压。当uCE0V,屏幕上光点在uX和uy作
17、用下产生跳跃移动,即从0l238,各点连接起来即组成如图7-9a所表示输入特征曲线。当uCE峰值为Um时,在uX、uy阶梯改变同时,集电极扫描电压uCE由0-Um-0改变,如图7-9b使亮点在各级水平方向往返移动,比如在1点,亮点沿l-1运动,接着随uy跳到2点,继续下去,得到图中图形。左侧一条由断续亮点连接起来曲线是uCE=0入特征,右测一条由断续亮点所形成曲线是uCEUm(比如2V)时曲线。27第27页8/5/2024288/5/2024288/5/2024288/5/2024288/5/202428目录退出下一页上一页最后一页图7-9三极管输入特征曲线(a)(b)28第28页8/5/20
18、24298/5/2024298/5/2024298/5/2024298/5/202429目录退出下一页上一页最后一页n7.1.2晶体管特征曲线测量方法图7-8XJ4810晶体管图示仪面板图29第29页8/5/2024308/5/2024308/5/2024308/5/2024308/5/202430目录退出下一页上一页最后一页1电源及示波管显示部分控制旋钮测试之前调整2X轴部分(1)“电压度”旋钮是四种偏转作用开关。集电极电压UCE;基极电压UBE;当旋钮置于位置时,可使屏幕X轴代表基极电流或电压量程旋钮;当旋钮置于“外接”时,X轴系统处于外接收状态,输入灵敏度为0.05V/div。外输入端位
19、于仪器左侧面。(2)“增益”电位器30第30页8/5/2024318/5/2024318/5/2024318/5/2024318/5/202431目录退出下一页上一页最后一页3Y轴部分(1)“电流度”旋钮“电流度”旋钮:测量二极管反向漏电流IR及三极管集电极电流IC量程旋钮。当旋钮置于(该档称为基极电流或基极源电压)位置时,可使屏幕Y轴代表基极电流或电压。当旋钮置于“外接”时,Y轴系统处于外接收状态,外输入端位于仪器左侧面。(2)“增益”电位器(3)“移位”旋钮31第31页8/5/2024328/5/2024328/5/2024328/5/2024328/5/202432目录退出下一页上一页最
20、后一页4显示部分(1)“变换”选择开关用来同时变换集电极电源和阶梯信号极性,以简化NPN型管与PNP管转测时操作。(2)“”按键开关可使X、Y放大器输入端同时接地,方便确定零基准点。(3)“校准”按键开关是用来校准X轴和Y轴放大器增益。开关按下时,在荧光屏有刻度范围内,亮点应自左下角准确地跳至右上角,不然,应调整X轴或Y轴增益电位器来校准。方便到达校正10div目标。32第32页8/5/2024338/5/2024338/5/2024338/5/2024338/5/202433目录退出下一页上一页最后一页5集电极电源(1)“峰值电压范围”选择开关用来选择集电极电源最大值。当电压由低挡换向高挡时
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