簡易晶體管放大倍數(shù)β檢測電路

1、北京郵電大學 電子工程學院電子測量與電子電路實驗簡易晶體管放大倍數(shù)B檢測電路院系：電子工程學院班級：04804班指導老師：黃少玲姓名：劉大牛 學號：046666班號：06號晶體管放大倍數(shù)B檢測電路的設計與實現(xiàn)電子工程學院劉大牛 046666一，摘要：隨著電子測量的不斷發(fā)展，三極管在集成電路中的應用極為廣泛，對于三 極管的特性也有著不同的需求，由于工藝等個方面的不同，晶體管的方大倍 數(shù)也有區(qū)別。在大學的電路實驗中，我們用到了 8050和8550兩類三極管，本實驗的目 的是實現(xiàn)對這兩類晶體管放大倍數(shù)的測定。實驗電路由三極管類型判別電路、 三級管放大倍數(shù)檔位判斷電路（利用電壓比較器）、顯示電路、報警

2、電路和電源 電路五部分構成。旨在通過實驗電路大致判斷出三極管的型號以及放大倍數(shù)的 大概范圍，分別實現(xiàn)三極管類型判斷、檔位判斷、顯示放大倍數(shù)、報警提示、 電源電路設計等功能。同時通過protel設計軟件設計B檢測電路的PCBproject.二,關鍵詞：晶體管 B檢測電路發(fā)光二極管電壓比較器 protel設計軟件三，實驗目的：1 .加深對晶體管B值意義的理解。2 . 了解掌握電壓比較器的實際使用。3 . 了解發(fā)光二極管的使用。4 .提高電子電路綜合設計能力。四，設計任務要求：1基本要求a）設計一個簡易的晶體管放大倍數(shù)1檢測電路，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)對放大倍數(shù)1值大小的初步測定1 ）電路能夠測出NPN,P

3、NPE極管的類型2 ）電路能將NPN晶體管的一：值分別為大于250,大于200小于250,大于150小于200和小于150共四個檔位進行判斷。3 ）用發(fā)光二極管指示被測三極管的放大倍數(shù)一：在哪一個檔位4 ）在電路中可以用手動調(diào)節(jié)四個檔位值得具體大小5 ）當1值大于250時可以光閃報警b）設計電源電路（不要求搭建），用Protel軟件進行繪制完整的電路原理圖2擴展要求a）電路能將PNP晶體管的1值分別為大于250,大于200小于250,大于150 小于200和小于150共四個檔位進行判斷在電路中可以用手動調(diào)節(jié)四個檔位值 得具體大小。b）NPN,PNP三極管一：的檔位的判斷可以通過手動或自動切換c

4、）用PROTEST件繪制該電路及其電源電路的印制電路版圖。五，設計思路及總體結構框圖：1設計思路簡易雙極性三極管放大倍數(shù)1檢測電路由三極管類型判別電路、三級管放 大倍數(shù)檔位判斷電路、顯示電路、報警電路和電源電路五部分構成。1）三極管類型判別電路：利用NPN和PNP型三極管的電流流向反向的特性，判別三極管類型是 NPN還是PNP型。2）三級管放大倍數(shù)檔位判斷電路：利用三極管的電流分配特性，將1的測量轉(zhuǎn)化為對三極管電流的測量， 同時實現(xiàn)對檔位的手動調(diào)節(jié)，并利用電壓比較器的原理實現(xiàn)檔位的判斷。3）顯示電路：利用發(fā)光二極管把測量結果顯示出來。4）報警電路：當被測三極管的1值超過250時，進行報警提示。

5、5）電源電路利用交流電源（2 2 0 V）轉(zhuǎn)換為直流電源（12V），為各模塊電路 提供直流電源。2總體結構框圖六，分塊電路及總體電路的設計:1分塊電路設計1）三極管類型判別電路 原理：NPN和PNF型三極管的電流流向相反，所以當兩種三級管電路結構 且連接方式相同的時候，必有一個管子不能導通。從而應設計不導通 時指示發(fā)光二極管不亮。即通過二極管的亮滅，判斷三極管極性。圖（1）電路連接為NPN三極管（集電極接上端，發(fā)射極接下端）， NPN型三極管接入，發(fā)光二極管發(fā)亮；而 PNP型接入則不亮，只有將 它翻轉(zhuǎn)連接才能使電路工作。 設計電路：眩NPN型士VCCPNP型2013-3-29515北京郵電大學

6、 電子工程學院PNP型三極管的時候，只 按上圖（2）所示電路圖進行連接，當遇到 需將此三極管反接即可保證其正常工作。2）三極管放大倍數(shù)1檔位測試電路 原理：當電路中接入NPN型三極管的時候，電路中電流電壓的表達式 如下：Ib =(Vcc VbeVled)/&Vc通過上式可以看出電壓Vc隨一：的變化而變化。這樣即把一：轉(zhuǎn)化為電壓量進行測量，而又由于可以設計r2為可變電阻，即可以手動調(diào)節(jié)的大小，這樣,也就實現(xiàn)了手動調(diào)節(jié)放大電路的1值三極管放大倍數(shù)1檔位測試電路的核心部分是由運算放大器構成的比較器。 其工作原理是通過運算放大器的同向輸入端的電阻分壓得到四個標準電壓值，再通過由前級電路的輸入進

7、行比較，從而判斷不同的檔位。規(guī)則如下： 如果Vc大于標準電壓值，則輸出低電平；如果 Vc小于標準電壓值，則輸出 為高電平。從而對不同的Vc與分壓電阻上的不同電壓值進行比較，輸出不同的電壓值，間接實現(xiàn)了測量不同的值得目的 參數(shù)設計由實驗指導可知Ib =(Vcc -Vbe -Vled)/Ri由LM358元件的參數(shù)表，應設Vcc =12V，根據(jù)晶體管性質(zhì)可知Vbe =0.7V，又通過翻閱相關資料知Vled =1.5V，為了防止輸出電流過大，在元件箱中Vcc VBE VLEDRi12 V -0.7V -1.5V0.049 mA200 K又因為Vc =Vcc - IcR2 =Vcc - ： I bR2，

8、所測得1值應分為以下幾個檔位:-<100,- <150,- <200,- <250,及：>250通過電路中二極管燈亮與滅判定所測1值。當1 = 50時，此時I c= 2.45mA由的測量范圍，再取r2 = 820門，可算 得以下數(shù)據(jù)：<100 : Vc12V 一：訂& =12V -100 0.049 0.82 =7.982V' =100 :Vc =12V - JbR2 =12V -100 0.049 0.82 =7.982V100：:150: 6.027V: Vc: 7.982V:=150:Vc=12V- ：IbR2=12V-1500.049

9、0.82-6.027 V:=200:Vc=12V1：IbR2=12V2000.0490.82= 3.964 V:=250:Vc=12V- ：IbR2=12V-2500.0490.82= 1.955 V150 ： 1:：: 200:VC12V |.：-1B R2 =12V-2000.0490.82= 3.964V200 ： :：: 250:VC12V |.' I B R2 =12V-2500.0490.82= 1.955VI，:： 250: VC：12VF l BR2 =1.955 V3)顯示電路 原理：根據(jù)發(fā)光二極管特性，在不同的輸出電壓下，分別利用不同的發(fā)光二極管把不同的測量結果顯示

10、出來。 參數(shù)設計：從資料查得：普通發(fā)光二極管的正向飽和壓降為1 .6V 2.1V,正向工作電流為520mA。 為避免發(fā)光二極管容易被 燒毀，所以要加限流電阻，分別設計組織如下：RO1RO 2二 RO 3二 R。2013-3-29815北京郵電大學 電子工程學院2013-3-29#15北京郵電大學 電子工程學院在不同的比較點分別與發(fā)光二極管串聯(lián)4)報警電路原理：報警電路在I: 250時工作，此時LED 6燈亮為了使發(fā)光二極管閃爍，由公式T T1 - T2 : 0.693( R3 2R4)C1，定參數(shù)參數(shù)設計：C1 =10uF ,C2 = 220 uF , R3 =3.0 K", R6

11、= 3.3 K.】，R7 =1.1 K 11T = 6.4263 T01f15.56 HzTkiTT1£RtVQLTgTk Jid!OLT卜、丁 cm2.總體電路設計電路圖如下：X3I七，所實現(xiàn)的功能說明:1基本要求本實驗的基本要求在此次實驗中已經(jīng)全部實現(xiàn)，并且已經(jīng)通過實物連接，完成了本實驗的基本功能（三極管類型檢測和放大倍數(shù)的估測）。2擴展要求已經(jīng)完成本實驗擴展要求的第一項和第三項，即已經(jīng)完成對PNP管的放大倍數(shù)的測定，方法如下： 檢測PNP型三極管的放大倍數(shù)，有兩種方法。1，通過檢測放大電路的輸出電壓， 修改電路中的電壓比較部分，實現(xiàn)PNP型三極管的放大倍數(shù)的檢測；2， 修改PN

12、P型的放大電路部分，接入-12V的負電源，同時調(diào)整其 電路實現(xiàn)PNP型三極管的放大倍數(shù)的檢測。我所使用的是第二種方法，并且實物電路實驗得到了滿意的結果。PROTEL電路圖如下:此外，還完成了對本次實驗的 PROTE的PCB制版，制版圖如下:.N PN型三極管放大倍數(shù)檢測電路：s2.Rb丄- !-*hu*R3&Bnu*HHUI*PCM-II-*-.Jdm r匚-1a?DET3 DCi m oCJOmEJ/ -K£_A3. 測試數(shù)據(jù)如下：開啟電壓 1.7V;0-1.2V;紅色發(fā)光二極管 開啟電壓 1.6V;綠色發(fā)光二極管 LM358電壓比較器： 高電平 10.5V;低電平1 .

13、NPN型三極管放大倍數(shù)檢測電路:!' . 150, VC . 5.7V150 . |.：. . 200, 3.7 V :; VC :：: 5.7V200 . I-' . 250, 2.1 V :：: VC ： 3.7 VI :. 250, VC : 2.2 V' =50, Ube =2.4V,Uce =1.9 V0 : Rp : 22 K 門I B = 0.027mA2 . PNP型三極管放大倍數(shù)檢測電路：（數(shù)據(jù)與NPN基本相似）|.：' 150, VC . 5.7V150 | ：' 200, 3.6 V : VC : 5.6 V200 I-'

14、250, 2.1V : VC : 3.6 V .250, VC : 2.0 V=50, Ube =2.1V,Uce =1.9V八，故障及問題分析： 在連接按電路圖連接電路之后，指示電路中只有一個燈可以亮，三級管判別電路只有可以亮。分析其中原因，是因為電路中50 :： : <100，只有一個燈亮，于是需要進行電路調(diào)節(jié)滑動電阻器，使其模擬不同的晶體管放大倍數(shù)1的值。 當將1K的電位器接入電路時，此時也只有部分檢測燈發(fā)亮，表明電路正常工作，但由于電位器的阻值較小，無法達到1 >250,因此需要解一個更大的電位器22K。 在進行電路改裝時，即進行NPN型到PNP型電路的改裝時，發(fā)現(xiàn)反接PN

15、P 的時候發(fā)光二極管發(fā)亮，同時只有第一個檢測燈發(fā)亮，無論怎樣調(diào)節(jié)電位器，后四個等都無法亮。所以要檢測PNP放大倍數(shù)，就需要重新設 計電路。 實驗中，剛接好電路后發(fā)現(xiàn)報警電路的報警燈發(fā)亮但不閃爍，由NE555N的參數(shù)性質(zhì)知道周期與電路中接入電阻機電容的關系（原來是因為處設置的電阻值過大），重行設定了參數(shù)值（調(diào)小電阻）終于使得等再次閃爍。 同時也驗證了公式。九，總結和結論：這是一次通過自主設計的綜合電子電路實驗，也是第一次自主設計的比較復雜的電路，它不僅需要我們動手操作的能力，更注重我們的研究問題，分析問題，解決問題等能力。在這次實驗中我深深地感受到了如何將理論原理變?yōu)楝F(xiàn) 實的過程。本次實驗是一次

16、如何對所學知識靈活運用以及實驗操作能力的有效測試。所探討的問題是對于晶體管放大電路 一：的測定與實現(xiàn)，它是通過輸出的 Vc與標準 電壓比較間接測量的，這種將直接問題通過間接方式來實現(xiàn)，是在電路測量中 非常重要的一種思路。在選中這個實驗課題以后，我們首先分析了如何實現(xiàn)放大倍數(shù)的測定， 通過 所知的元器件，查閱了各方面資料，確定了該實驗所用集成運放等的相關參數(shù) 后，設計出了簡易的電路圖；然后又根據(jù)元器件確定了實現(xiàn)的可能性，接下來 運用所學的知識確定出個原件值的大小，最終通過實物連接實現(xiàn)了實驗課題要 求的電路功能。在實驗期間，與本組同學一起討論了設計當中的相關細節(jié)（如 何實現(xiàn)比較及時顯示電路正常工作

17、），并最終完成了實驗項目。在實驗操作過程 中，也遇到了一些在之前沒有考慮到的問題（報警燈不閃等），通過仔細分析原因后，對之前設計的數(shù)據(jù)進行了修改，并最后使得實驗成功。在實驗當中，我也進一步了解和熟悉了相關集成運放的應用，接觸到了 LM358,NE555N這類特殊的集成運放，也是一種不小的收獲！通過本實驗，可以得到如下幾個結論：1. 三極管放大倍數(shù)檢測電路，Ube是一個恒定值，這也是檢測電路的關鍵，放大倍數(shù)值與電壓輸出值輸出的Vc是呈線性變化的；2. 標準電阻的介入是為了與輸出的 Vc做比較，實現(xiàn)I值測量的，所以 電阻值需要經(jīng)實際的測定；3. 限流電阻的作用是防止發(fā)光二極管被燒毀，有發(fā)光二極管的

18、參數(shù)確 定電阻值，1KQ已經(jīng)可以滿足該條件；4. NE555N具有多種功能，本試驗所利用的是使它產(chǎn)生具有一定頻率的 正弦振蕩，實現(xiàn)報警燈的閃爍。5. LM358是雙運放，且是實現(xiàn)比較功能，它對電壓比較敏感，容易被 燒，應次在接入電路時尤為注意！6. 實際電路中要盡量減少導線的接入，避免產(chǎn)生干擾；當電路發(fā)生問 題時，應首先斷電源，在認真檢查電路，若查找不到原因，則需要通過萬用表檢測個點處的電壓/電流值，以確定是否短路或有元器件 燒毀。在發(fā)現(xiàn)問題之后。通過分析，找出問題所在，并能夠運用理論解決實際問題， 這也是我們以后在實驗中必須要掌握的能力；同時我們還應具有敢于實踐的勇 氣。本次實驗中所測數(shù)據(jù)與理論計算值又很小的偏差，這可能是由于導線等原 因造成的。這說明理論和實際是有出入的，而實驗就是為了使理論更好的應用 于實際當中！十，所用原件及測試儀表清單：兀件或測試儀表數(shù)量LM3582NE5551發(fā)光二級管6晶體管2 （NPN 型）2 （PNP 型）直流電源1個電阻、電容若干電路板1塊導線若干萬用表1個電位器1個卜一，