电子元件伏安特性测试系统的设计文献综述

 2021-09-25 08:09

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文 献 综 述

一、电子元件伏安特性测试简介

采用常见的电子元件二极管和三极管,实现二极管正向伏安特性的测量和三极管伏安特性的测量。二极管和三极管伏安特性测试是电子技术实验中的基本实验之一,目前各院校实验教学中通常使用万用表、晶体管图示仪等多种仪器来完成该实验项目。这个实验项目往往是面向初学电子技术的学生开设,学生初次利用多种实验仪器完成实验势必影响实验效果。随着虚拟仪器技术的广泛应用,通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合,把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩小了仪器硬件的成本和体积,并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。因此采用虚拟仪器技术开发晶体管特性测试仪器,可以实现对不同型号晶体管参数的测量并显示相应的特性曲线,完全可以达到实验测试要求。

二、电子元件伏安特性测量的方法及发展

二极管伏安特性测量传统的几种方法是电流表内接法、电流表外接法、补偿法、等效法、电桥法等,电桥法测量二极管的伏安特性曲线,理论误差为零,原理简单,测量误差原因同补偿法一致,但电路较复杂,操作麻烦,不易调到想测的电压点。这几种方法各有优缺点。总体看,伏安法原理简单,易操作,但误差较大。补偿法、电桥法和等效法测量精度理论上一样, 作出的曲线较好, 但补偿法和电桥法操作麻烦, 易产生偶然误差和过失误差。等效法结构简单,操作方便,测量准确,是测量二极管伏安特性曲线的一种理想方法。在传统的晶体管特性测试实验中,通常需要使用多种测量仪器来完成实验任务。为了降低实验成本,简化实验操作过程,设计了基于虚拟仪器技术和通用数据采集卡完成晶体管特性测试实验方案,且利用虚拟仪器技术研发了三极管伏安特性测试系统,利用NI公司采集卡上的硬件资源,可以方便地产生所需要的模拟信号,也可以方便地对被测数据进行采集;利用LabVIEW软件强大的数据处理能力,可灵活方便地对数据进行操作显示。通过分别对二极管和三极管进行实际测量,证明其能够满足测试实验要求。本设计主要运用电压扫描法和Monte-Carlo法获取伏安特性曲线。

三、电子元件伏安特性测量原理

1.二极管正向伏安特性的测量原理

通常二极管正向伏安特性是指流经它的电流的大小与加在二极管两端电压之间的关系,为了能够实现二极管正向伏安特性曲线,需在二极管两端加上随时间而改变的电压,这样才能测量二极管在不同电压下通过的电流,其测量原理如图1 所示。根据此原理,实验时可以利用LabVIEW产生一个时变的电压源,然后利用数据采集卡在二极管两端进行电压输出,然后再通过数据采集卡的全双工特性将二极管两极引出端作为数据采集卡的输入进行电压采集,这样便可得到在屏幕显示的二极管伏安特性曲线。

2.三极管伏安特性的测量原理

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