简 易 晶 体 管 放 大 倍 数 β检 测 电 路.doc

北京邮电大学 电子工程学院 电 子 测 量 与电子电路实验简 易 晶 体 管 放 大 倍 数 检 测 电 路 院系：电子工程学院 班级： 04804班 指导老师： 黄少玲 姓名：刘大牛 学号：046666 班号：06号 晶体管放大倍数 检测电路的设计与实现电子工程学院 刘大牛 046666一， 摘要： 随着电子测量的不断发展，三极管在集成电路中的应用极为广泛，对于三极管的特性也有着不同的需求，由于工艺等个方面的不同，晶体管的方大倍数也有区别。在大学的电路实验中，我们用到了8050和 8550 两类三极管，本实验的目的是实现对这两类晶体管放大倍数的测定。实验电路由三极管类型判别电路、三级管放大倍数档位判断电路(利用电压比较器)、显示电路、报警电路和电源电路五部分构成。旨在通过实验电路大致判断出三极管的型号以及放大倍数的大概范围，分别实现三极管类型判断、档位判断、显示放大倍数、报警提示、电源电路设计等功能。同时通过protel设计软件设计检测电路的PCB project.二， 关键词：晶体管 检测电路 发光二极管 电压比较器protel设计软件三， 实验目的：. 加深对晶体管值意义的理解。. 了解掌握电压比较器的实际使用。. 了解发光二极管的使用。. 提高电子电路综合设计能力。四， 设计任务要求：1.基本要求 a)设计一个简易的晶体管放大倍数检测电路，该电路能够实现对放大倍数值大小的初步测定 1）电路能够测出NPN,PNP三极管的类型 2）电路能将NPN晶体管的值分别为大于250，大于200小于250，大于150小于200和小于150共四个档位进行判断。 3）用发光二极管指示被测三极管的放大倍数在哪一个档位 4）在电路中可以用手动调节四个档位值得具体大小 5）当值大于250时可以光闪报警 b)设计电源电路（不要求搭建），用Protel软件进行绘制完整的电路原理图2.扩展要求a) 电路能将PNP晶体管的值分别为大于250，大于200小于250，大于150小于200和小于150共四个档位进行判断在电路中可以用手动调节四个档位值得具体大小。 b)NPN,PNP三极管的档位的判断可以通过手动或自动切换 c)用PROTEL软件绘制该电路及其电源电路的印制电路版图。五， 设计思路及总体结构框图：1.设计思路 简易双极性三极管放大倍数检测电路由三极管类型判别电路、三级管放大倍数档位判断电路、显示电路、报警电路和电源电路五部分构成。 1)三极管类型判别电路: 利用NPN和PNP型三极管的电流流向反向的特性，判别三极管类型是NPN还是PNP型。 2)三级管放大倍数档位判断电路： 利用三极管的电流分配特性，将的测量转化为对三极管电流的测量，同时实现对档位的手动调节，并利用电压比较器的原理实现档位的判断。 3)显示电路： 利用发光二极管把测量结果显示出来。 4)报警电路： 当被测三极管的值超过250时，进行报警提示。 5)电源电路 利用交流电源（）转换为直流电源（），为各模块电路提供直流电源。 2. 总体结构框图三极管类型判别电路三级管放大倍数档位判断电路显示电路电源电路报警电路六， 分块电路及总体电路的设计：1.分块电路设计 1)三极管类型判别电路 原理：NPN和PNP型三极管的电流流向相反，所以当两种三级管电路结构且连接方式相同的时候，必有一个管子不能导通。从而应设计不导通时指示发光二极管不亮。即通过二极管的亮灭，判断三极管极性。图（）电路连接为NPN三极管（集电极接上端，发射极接下端），NPN型三极管接入，发光二极管发亮；而PNP型接入则不亮，只有将它翻转连接才能使电路工作。 设计电路：NPN型PNP型按上图（）所示电路图进行连接，当遇到PNP型三极管的时候，只需将此三极管反接即可保证其正常工作。 2)三极管放大倍数档位测试电路 原理： 当电路中接入NPN型三极管的时候，电路中电流电压的表达式如下： 通过上式可以看出电压随的变化而变化。这样即把转化为电压量进行测量，而又由于可以设计为可变电阻，即可以手动调节的大小，这样，也就实现了手动调节放大电路的值。 三极管放大倍数档位测试电路的核心部分是由运算放大器构成的比较器。其工作原理是通过运算放大器的同向输入端的电阻分压得到四个标准电压值，再通过由前级电路的输入进行比较，从而判断不同的档位。规则如下：如果大于标准电压值，则输出低电平；如果小于标准电压值，则输出为高电平。从而对不同的与分压电阻上的不同电压值进行比较，输出不同的电压值，间接实现了测量不同的值得目的。 参数设计 由实验指导可知 由LM358元件的参数表，应设，根据晶体管性质可知，又通过翻阅相关资料知，为了防止输出电流过大，在元件箱中选择，则 又因为，所测得值应分为以下几个档位：100, 150, 200, 250 通过电路中二极管灯亮与灭判定所测值。 当50时，此时c2.45mA，由的测量范围，再取，可算得以下数据： ： ： ： ： ： ： ： ： ： 3) 显示电路 原理： 根据发光二极管特性，在不同的输出电压下，分别利用不同的发光二极管把不同的测量结果显示出来。 参数设计： 从资料查得：普通发光二极管的正向饱和压降为,正向工作电流为。为避免发光二极管容易被烧毁，所以要加限流电阻，分别设计组织如下：. 在不同的比较点分别与发光二极管串联。 4) 报警电路 原理： 报警电路在时工作，此时灯亮。 为了使发光二极管闪烁，由公式，定参数 参数设计： 2.总体电路设计 电路图如下：七， 所实现的功能说明： 1.基本要求 本实验的基本要求在此次实验中已经全部实现，并且已经通过实物连接，完成了本实验的基本功能（三极管类型检测和放大倍数的估测）。 2.扩展要求 已经完成本实验扩展要求的第一项和第三项，即已经完成对PNP管的放大倍数的测定，方法如下： 检测PNP型三极管的放大倍数，有两种方法。1， 通过检测放大电路的输出电压，修改电路中的电压比较部分，实现PNP型三极管的放大倍数的检测；2， 修改PNP型的放大电路部分，接入-12V的负电源，同时调整其电路实现PNP型三极管的放大倍数的检测。 我所使用的是第二种方法，并且实物电路实验得到了满意的结果。 PROTEL电路图如下： 此外，还完成了对本次实验的PROTEL的PCB制版，制版图如下：. 型三极管放大倍数检测电路：. 型三极管放大倍数检测电路：3.测试数据如下： 红色发光二极管开启电压1.6V; 绿色发光二极管开启电压1.7V; LM358电压比较器：高电平；低电平； .型三极管放大倍数检测电路： .型三极管放大倍数检测电路：（数据与基本相似）八， 故障及问题分析： 在连接按电路图连接电路之后，指示电路中只有一个灯可以亮，三级管判别电路只有可以亮。分析其中原因，是因为电路中，只有一个灯亮，于是需要进行电路调节滑动电阻器，使其模拟不同的晶体管放大倍数的值。 当将1K的电位器接入电路时，此时也只有部分检测灯发亮，表明电路正常工作，但由于电位器的阻值较小，无法达到250，因此需要解一个更大的电位器。 在进行电路改装时，即进行NPN型到PNP型电路的改装时，发现反接PNP的时候发光二极管发亮，同时只有第一个检测灯发亮，无论怎样调节电位器，后四个等都无法亮。所以要检测放大倍数，就需要重新设计电路。 实验中，刚接好电路后发现报警电路的报警灯发亮但不闪烁，由NE555N的参数性质知道周期与电路中接入电阻机电容的关系（原来是因为处设置的电阻值过大），重行设定了参数值（调小电阻）终于使得等再次闪烁。同时也验证了公式。九， 总结和结论：这是一次通过自主设计的综合电子电路实验，也是第一次自主设计的比较复杂的电路，它不仅需要我们动手操作的能力，更注重我们的研究问题，分析问题，解决问题等能力。在这次实验中我深深地感受到了如何将理论原理变为现实的过程。本次实验是一次如何对所学知识灵活运用以及实验操作能力的有效测试。所探讨的问题是对于晶体管放大电路的测定与实现，它是通过输出的与标准电压比较间接测量的，这种将直接问题通过间接方式来实现，是在电路测量中非常重要的一种思路。在选中这个实验课题以后，我们首先分析了如何实现放大倍数的测定，通过所知的元器件，查阅了各方面资料，确定了该实验所用集成运放等的相关参数后，设计出了简易的电路图；然后又根据元器件确定了实现的可能性，接下来运用所学的知识确定出个原件值的大小，最终通过实物连接实现了实验课题要求的电路功能。在实验期间，与本组同学一起讨论了设计当中的相关细节（如何实现比较及时显示电路正常工作），并最终完成了实验项目。在实验操作过程中，也遇到了一些在之前没有考虑到的问题（报警灯不闪等），通过仔细分析原因后，对之前设计的数据进行了修改，并最后使得实验成功。在实验当中，我也进一步了解和熟悉了相关集成运放的应用，接触到了LM358,NE555N 这类特殊的集成运放，也是一种不小的收获！通过本实验，可以得到如下几个结论：1 三极管放大倍数检测电路，是一个恒定值，这也是检测电路的关 键，放大倍数值与电压输出值输出的是呈线性变化的；2 标准电阻的介入是为了与输出的做比较，实现值测量的，所以 电阻值需要经实际的测定；3 限流电阻的作用是防止发光二极管被烧毁，有发光二极管的参数确定电阻值，1K已经可以满足该条件；4 NE555N具有多种功能，本试验所利用的是使它产生具有一定频率的正弦振荡，实现报警灯的闪烁。5 LM358是双运放，且是实现比较功能，它对电压比较敏感，容易被烧，应次在接入电路时尤为注意！6 实际电路中要尽量减少导线的接入，避免产生干扰；当电路发生问题时，应首先断电源，在认真检查电路，若查找不到原因，则需要通过万用表检测个点处的电压/电流值，以确定是否短路或有元器件烧毁。在发现问题之后。通过分析，找出问题所在，并能够运用理论解决实际问题，这也是我们以后在实验中必须要掌握的能力；同时我们还应具有敢于实践的勇气。本次实验中所测数据与理论计算值又很小的偏差，这可能是由于导线等原因造成的。这说明理论和实际是有出入的，而实验就是为了使理论更好的应用于实际当中！十， 所用原件及测试仪表清单：元件或测试仪表数量LM3582NE5551发光二级管6晶体管2（NPN型）2（PNP型）直流电源个电阻、电容若干电路板1块导线若干万用表个电位器1个十一， PROTEL绘制的原理图及PCB版图