晶体管特性图示仪是电子测量常用仪器之一，日前通用的晶体管特性图示仪的扫描信号和阶梯信号由50 hz工频市电变换而来，扫描频率低，显示的特性曲线闪烁严重，稳定性差；x轴扫描为正弦脉冲，线性度差，在显示晶体管特性曲线时亮度不均匀(前亮后暗)，而且波形变换电路复杂。本文介绍一种基于555定时器的晶体管特性图示仪扫描信号发生器设计方法。通过555定时器产生同步的x轴扫描锯齿波和y轴扫描阶梯波，其扫描频率不受工频市电限制，扫描信号同步性能好，显示波形稳定。

1 扫描信号发生器设计

1.1 晶体管特性测量原理

图1为晶体管输出特性测量原理，需测量的2个物理量是晶体管的集电极电流ic和集电极电压uce。待测管的集电极和基极分别接入锯齿波和阶梯波扫描信号。集电极输出接示波管x轴输入，发射极输出接示波管y轴输入，rc为集电极功耗限制电阻，re为集电极电流取样电阻。

1.2 锯齿波产生电路

图1中由555定时器组成的多谐振荡器同时产生锯齿波和阶梯波的触发脉冲，以保证锯齿波和阶梯波的同步。图1中由电阻r1、r2构成电容c1的充电回路，其中r2略大于2r1，由555定时器内置的放电三极管构成电容的放电回路。接通电源时，电源通过r1、r2对电容c1充电，电容c1两端电压线性上升，当充电至555定时器2、6脚的电压大于2／3vcc时，555定时器3脚由“1”跃变为“0”，同时555定时器内置的放电三极管导通，电容通过三极管迅速放电至0 v。由于r2略大于2r1，此时555定时器2、6脚的电压略小于1／3vcc，555定时器3脚由“0”跃变为“1”，同时555定时器内置的放电三极管截止，电容c1进入下一个充、放电周期，555定时器7脚获得锯齿波，3脚获得占空比接近1的同步方波。锯齿波的幅值由式(1)计算，得：

则其频率可由式(2)计算，得：

可见该锯齿波的输出电压幅值为1／2cc，大于一般555多谐振荡器的1／3vcc，且波形线性度优于一般555多谐振荡器，电容从0 v开始充电至1／2vcc，起始扫描电压满足扫描信号的要求。该锯齿波通过电压跟随器u1输入到同相比例运算放大器u2进行电压放大，调节rp3可以改变锯齿波幅度，通过后置功率放大后输入到待测晶体管集电极。同时，该信号作为x轴扫描信号输入到示波管的x轴偏转系统。

1.3 阶梯波产生电路

555定时器3脚输出的方波作为计数器cd4518的计数脉冲接入cd4518的cp端，计数输出端q1～q4分别接到由运算放大器u1构成的反相加法器的输入端，反相加法器的输入电阻r3：r4：r5：r6=8：4：2：1，则反相加法器的输出电压可由式(3)表示为：

式中：a=rp1／r3

可见，当计数输出端q1～q4以4位二进制计数方式从0～9依次递增时，从反相加法器的输出端uo可以得到反向递增的阶梯波。该反向阶梯波经运算放大器u2进行反相比例运算得到正向的阶梯波，调节rp1可以改变锯齿波的级数，调节rp2可以改变锯齿波的级高。电容c3用于阶梯波的高频干扰信号，该阶梯波通过后置功率放大后输入到待测晶体管基极。集电极电流经取样电阻re取样后，输入到示波管的y轴偏转系统。

2 实验结果及分析

图2为扫描信号发生器的阶梯波和锯齿波，锯齿波上升沿近乎直线，线性度良好。锯齿波下降沿与阶梯波上升严格同步。

基于图1电路原理，以数字示波器为显示终端测试npn晶体管的输出特性曲线，如图3所示，波形显示稳定。作为参照，以crt示波器为显示终端显示波形，与通用晶体管特性图示仪(sako hz4832型晶体管特性图示仪)比较，具有如下优点：

(1) 波形显示亮度均匀：这是由于该电路的水平扫描电压为线性度良好的锯齿波；

(2) 波形没有闪烁现象：由于该电路的水