可存储晶体管测量仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可存储晶体管测量仪，测量仪上设置有晶体管测量平台、晶体管测量端口、液晶屏、开关、电流调节旋钮、电压调节旋钮、示波器输出端口、测量存储及选择按键、鼠标端口、信号通信端口、SD卡端口和功能旋钮，测量仪内具有单片机主芯片，D/A转换和控制电路、电流源电路、电压源电路、测量电路、A/D转换电路、驱动和液晶显示电路、SD卡存储电路和鼠标电路。本测量仪采用高性能单片机，能实现对晶体管特性的多种参数的精确测量和显示等功能，同时能对测量信息进行信号通信，易于扩展。适合于各级学校的电子线路、物理等课程的测量与教学实验。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可存储晶体管测量仪，属于电子技术应用和实验应用的领域。
技术介绍
晶体管测试是使用工具来测量与显示晶体管的参数及输入输出特性曲线，目前实验室中广泛采用的是模拟式晶体管图示仪，它的成本高、体积大、功耗大、且无法存储数据进行对比和分析。虽然国外一些高精度、数字化的晶体管测量仪正在逐步被研发，逐渐取代模拟式晶体管图示仪，但都价格昂贵，功能复杂。本技术设计是基于MSP430F479单片机的低功耗高性能晶体管测量仪。本可存储晶体管测量仪使用方便，可用来测量观察晶体管的输出特性曲线。虽然相对于专门的图示仪的测量精度不如专业的仪器好，但是它有一个很大的优点在于该测量仪主要采用数字电路制作，结构简单且成本低廉，能测量NPN、PNP晶体管和场效应管的输入、输出特性曲线等，具有方便的多种输出和存储功能，利用鼠标更利于直接操作，同时配合人们常见的普通示波器和电脑，本测量仪基本可以满足一般研究人员的要求。
技术实现思路
针对现有的测量仪器的不足，本技术设计的可存储晶体管测量仪，结合单片机和液晶屏、SD卡存储及电流源和电压测量等电路，并有多种信号的输出方法和操作控制方式，可完成晶体管图形参数的测量、显示、分析、存储等功能，同时体积小、精度高、功耗低。本可存储晶体管测量仪上设置有晶体管测量平台、晶体管测量端口、液晶屏、开关、电流调节旋钮、电压调节旋钮、示波器输出端口、测量存储及选择按键、鼠标端口、信号通信端口、SD卡端口和功能旋钮；测量仪内具有单片机主芯片，D/A转换和控制电路、电流源电路、电压源电路、测量电路、A/D转换电路、驱动和液晶显示电路、SD卡存储电路和鼠标电路。本测量仪内的单片机主芯片、D/A转换和控制电路、电流源及电压源电路、被测晶体管、测量电路、A/D转换电路依次相连接，A/D转换电路再连接到单片机主芯片；而单片机主芯片、驱动和液晶显示电路依次相连接；SD卡存储电路、鼠标端口分别与单片机主芯片相连接。本测量仪式内采用的单片机主芯片是TI公司生产的MSP430F479。它是一款超低功耗的单片机，它基于真正的正交16位RISCCPU内核，具有16个可单周期全寻址的16位寄存器，3个不同的时钟信号，6种工作模式，耗电电流很小，并可置于省电模式，以中断的方式唤醒，尽可能地降低功耗。MSP430F479具有强大的运算性能、片内包括有精密硬件乘法器、具有60KB的FLASH、2KB的RAM、12位高精A/D转换器、高精度比较器等常用资源。通过片内的JTAG调试接口即可完成系统编码的调试，开发环境方便高效。本测量仪的液晶驱动及显示电路采用低电压、低功耗带中文字库、采用ST7920控制器的128×64液晶显示屏。它具有4/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，其模块接口方式灵活，操作指令简单、方便，可以完成图形显示，并可显示8×4行16×16点阵的汉字，可构成全完整的人机交互图形界面。附图说明图1是测量仪外观图，其中的1是晶体管测量平台，2是晶体管测量端口，3是液晶屏，4是开关，5是电流调节旋钮，6是电压调节旋钮，7是示波器输出端口，8是测量存储及选择按键，9是鼠标端口，10是信号通信端口，11是SD卡端口，12是功能旋钮。图2是系统电路原理图。图3是电压采集电路图。图4是SD卡接口电路图。具体实施方式结合附图，下面具体说明可存储晶体管测量仪的工作和电路情况。在实际测量中，本测量仪需要将晶体管3个电极的电压信号送入A/D转换器，晶体管测量端口有4个插孔，排布依次为E、B、C、E，可实现对任意管脚排布的晶体管进行测量，被测晶体管的测量电路采用共发射极连接形式，电压信号采集电路中DA-OUT是由3片D/A转换器输出，再经过前级运放比例放大和后级功放后输出的模拟电压信号，分别实现对晶体管基极、集电极和发射极的电压或电流信号进行控制，并由基极和集电极提供的变化的电压或电流信号建立测试条件。从3个电极获得的电压信号经过由LM358运放构成的电压跟随器，送到A/D转换器中进行模/数转换。本技术的D/A转换器采用美国MAXIM公司生产的一种32通道高速度芯片MAX5631，它内含一个16位DAC、一个带内部时钟的时序控制器、一个片内RAM以及32路采样保持放大器。其中DAC电路由两部分组成。MAX5631能提供最大200μV的分辨率和0.015％FSR的高精度转换，其输出电压范围为-4.5V～9.2V，并具有工作温度范围以及串行接口灵活等特点，且不需要配置外部增益和偏置电路，适用于处理大量模拟数据输出的场合。在测量中，D/A转换器分别给待测晶体管基极、集电极、发射极提供变化的电流或电压，为满足特性参数各异的晶体管测试，D/A输出的电压和电流值需根据采集电路的输出结果反馈进行自动调整，电压和电流值的大小是通过编制的PID算法设定。晶体管的输出特性是在一定的基极电流时，晶体管集电极与发射极之间的电压Uce同集电极电流间的关系。测量仪在使用中，结合电流调节旋钮和电压调节旋钮，每个电流对应一条输出特性曲线。将多个电流对应的曲线同时显示，就可以得到一簇输出特性曲线。SD卡工作在SPI模式，其SPI接口利用SD卡的CS、SCLK、DATAIN、DATA OUT与MSP430F479进行通信，其中DATAIN和DATA OUT是数据的输入和输出信号线，CS是SD片的片选信号线，在整个SPI操作过程中，CS必须保持低电平有效，SCLK是外部控制器提供的时钟信号。本测量仪采用的是液晶图形化界面，但同时也可采用PS/2鼠标进行人机交互，更加实用，单片机可通过PS/2协议获取鼠标移动向量，在液晶上实现精确定位。PS/2鼠标接口采用双向同步串行协议，由单片机控制鼠标的CLOCK和DATA端子，鼠标设定为Stream模式的工作状态。本技术与PC机之间的信号通信选用RS232通信协议进行数据的传递，在实际使用中，结合功能选择旋钮、电流和电压调节旋钮，可实现不同电流和电压下的晶体管特性测量和输出。同时结合功能选择旋钮和RS232信号通信端口，能更好的完成晶体管特性的显示和分析。本测量仪采用高性能单片机，能实现对晶体管特性的多种参数的精确测量和显示等功能，同时能对测量信息进行信号通信，易于扩展。适合于各级学校的电子线路、物理等课程的测量与教学实验。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可存储晶体管测量仪，其特征是：测量仪上设置有晶体管测量平台(1)、晶体管测量端口(2)、液晶屏(3)、开关(4)、电流调节旋钮(5)、电压调节旋钮(6)、示波器输出端口(7)、测量存储及选择按键(8)、鼠标端口(9)、信号通信端口(10)、SD卡端口(11)和功能旋钮(12)；测量仪内具有单片机主芯片，D/A转换和控制电路、电流源电路、电压源电路、测量电路、A/D转换电路、驱动和液晶显示电路、SD卡存储电路和鼠标电路；其单片机主芯片、D/A转换和控制电路、电流源及电压源电路、被测晶体管、测量电路、A/D转换电路依次相连接，A/D转换电路再连接到单片机主芯片；而单片机主芯片、驱动和液晶显示电路依次相连接；SD卡存储电路、鼠标端口分别与单片机主芯片相连接。

【技术特征摘要】
1.一种可存储晶体管测量仪，其特征是：测量仪上设置有晶体管测量平台(1)、晶体管测量端口(2)、液晶屏(3)、开关(4)、电流调节旋钮(5)、电压调节旋钮(6)、示波器输出端口(7)、测量存储及选择按键(8)、鼠标端口(9)、信号通信端口(10)、SD卡端口(11)和功能旋钮(12)；测量仪内具有单片机主芯片，D/A转换和控制电路、电流源电路、电压源电路、测量电路、A/D转换电路、驱动和液晶显示电路、SD卡存储电路和鼠标电路；其单片机主芯片、D/A转换和控制电路、...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪建，杨橙，梁雪蓉，田梦慧，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：新型
国别省市：四川;51