电子测量与电子电路实验 郭颖

1、电子测量与电子电路实验晶体管值检测电路的设计学院 姓名 指导老师 班级 学号 目录一、 摘要1二、 关键词1三、 设计任务要求11. 基本要求12. 提高要求2四、 设计思路、总体结构框图21. 设计思路22. 系统组成框3五、 分块电路和总体电路的设计过程31. 三极管类型判别电路32. -V转换电路43. 三极管放大倍数档位判断电路54. 显示电路75. 报警电路86. 电源电路10六、 所实现功能说明101. 已完成的基本功能和扩展功能102. 仿真及成果搭建整体效果图10七、 故障及问题分析15八、 总结和结论16九、所用元器件及测试仪表清单171. 清单172. 重要元器件介绍：17

2、十、 参考文献211、 摘要本实验是对晶体管值进行简单地测量，实验电路由三极管类型判别电路、-V转换电路、三极管放大倍数档位判断电路、显示电路、报警电路、电源电路六个部分组成。该电路能通过LED发光二极管的亮灭判断任意三极管的类型（NPN/PNP）且能运用运算比较器来将放大倍数分为大于250、200250、150200、小于150共4个档位进行判断，当大于250时会LED发光二极管会闪烁报警。2、 关键词晶体管、值测量、运算比较器、LED发光二极管、闪烁报警。3、 设计任务要求设计一个简易晶体管值检测判别电路，该电路能够实现对晶体管值大小的判断。1. 基本要求1) 电路能够检测出NPN型、PN

3、P型晶体管的类型。2) 电路能够将NPN型晶体管放大倍数分为大于250、200250、150200、小于150共4个档位进行判断。3) 用发光二极管来知识来指示被测晶体管的值属于哪一个档位。1) 在电路中可以手动调节4个档位值的具体大小。2) 当晶体管值超出250时能够光闪烁报警。1. 提高要求1) 电路能够将PNP型晶体管放大倍数分为大于250、200250、150200、小于150共4个档位进行判断，并且能手动调节4个档位值的具体大小。2) NPN型、PNP型晶体管值得判断可以通过手动或自动切换。四、设计思路、总体结构框图1. 设计思路双极性三极管值检测电路是由六部分组成的：1) 三极管类

4、型判别电路功能：利用NPN型和PNP型三极管的电流流向相反的特性，判别三极管的类型是NPN型还是PNP型。2) -V转换电路功能：利用三极管的电流分配特性，将值的测量转化为对三极管电流的测量，进而转换为电压量，同时实现对档位的手动调节。3) 三极管放大倍数档位判断电路功能：利用比较器的原理，实现档位的判断。4) 显示电路功能：利用发光二极管将测量结果显示出来。5) 报警电路功能：当所测三极管的值超出测量范围250时，能够进行报警提示。6) 电源电路功能：为各模块电路提供直流电源 2.系统组成框 简易双极性三极管值检测电路的总体框图如下图所示报警电路显示电路三极管放大倍数档位判断电路-V转换电路

5、 三极管类型判别电路电源电路五、分块电路和总体电路的设计过程1. 三极管类型判别电路1) 设计原理说明由于NPN型和PNP型三极管电流流向相反，当两种类型的三极管按图-1的电路结构接入且连接方式相同时（集电极接上端，发射级接下端），则PNP型三极管无法导通，从而发光二极管不亮。因此通过发光二极管的亮或灭，即可判定三极管的类型。并且将PNP型三极管翻转连接如图-2所示（集电极接下端，发射极接上端），电路即可正常工作。 2）仿真电路图:三极管类型判别电路和档位测量电路 NPN PNP1) 参数设计为了使IB不要太大，令R1为820k。1. -V转换电路1) 设计原理说明a. 根据如图-1所示电路，

6、当电路接入NPN型三极管时，电路中的电流电压表达式为IB （VCCVBEVLED）/ R1Vc Vcc -Ic R3 Vcc-IB ( R3 + R2 )由上式可以看出，由于R1为固定电阻，则IB为定值。通过三极管电流分配关系将Ic转换为IB，则集电极输出电压Vc将随变化而变化，这就将转换为电压量，便于进行档位的测量。而且由于为R3可变电阻，即可手动调节Vc的值，也就可以手动调节档位值。b. 根据如图-2所示电路，当电路接入PNP型三极管时，电路中的电流电压表达式为IB （VCCVBEVLED）/ R1Vc Ic Rc IB（R3 + R2）同样，电压Vc将随的变化而变化，同时也可以通过R2调

7、节档位值。2）参数设计 LED灯的标准电流在5-20mA之间，选取R3为1K电阻。使用的电位器是10k，用来手动调节值的范围。1. 三极管放大倍数档位判断电路1) 设计原理说明三极管放大倍数档位判断电路的核心部分就是由运算放大器构成的比较器电路所有运算放大器的反相输入端连接转换电路的输出端Vc；而运算放大器的同相输入端通过电阻对电源电压分压，得到4个标准电压值。这样通过Vc的测量值与标准电压值进行比较久可以把值分为4个档位。同时根据比较的结果，如果测量值大于标准电压值，则输出为低电平；如果测量值小于标准电压值，则输出为高电平。2) 仿真电路图：三极管放大倍数档位判断电路1) 参数设计通过查阅资

8、料，实验所用LED发光二极管的工作电压为1.62.1V，此处计算采用2V。采用的电压Vc为12V，VBE为0.7V。则：IB （VCCVBEVLED）/ R1=（120.72）/ 820=0.017mA当=150时，VcVcc-IB ( R3 + R2 )=7.5V当=200时，VcVcc-IB ( R3 + R2 )=6V当=250时，VcVcc-IB ( R3 + R2 )=4.5V则R4：R5：R6：R7=（12-7.5）：（7.5-6）：（6-1.5）：4.5 但是因为器材的限定，没有4.5k和1.5k的电阻，将其同时同比例缩小1.36倍，得到3.3k，1.1k的电阻值。2） 检验电路

9、 为了检验设计的分压电阻值是否与不同的灯亮相对应，在电路npn管子集电极处接上一个电压表，测量c的电位。分别测出的值如下：<150 （此时电压应在7.5V以上）150<<200(当第二个灯快灭，第三个灯快亮的时候的电压应在6V左右）当>250的时候，电压应该在4.5V以下 通过上面的三个截图可以知道，在处于不同值得时候，集电极的电位不同，且仿真结果与估测结果相同。1. 显示电路1) 设计原理说明显示电路是通过发光二极管来实现的。通过运算放大器输出的高低电平，控制发光二极管的亮和灭，这样就可以清楚地知道值属于哪一个档位，达到了显示的作用。这里需要注意的是，运算放大器的输出

10、电流要与发光二极管的驱动电流匹配，如果运算放大器的输出电流过大就要串联限流电阻；如果运算放大器的输出电流过小就要接入晶体管进行电流放大。若在显示电路的前端接入译码电路，可以减少发光二极管的数目。2）仿真电路图3）参数设计查阅资料可知，红色发光二极管的压降为2.02.2V，黄色发光二极管的压降为1.82.0V，绿色发光二极管的压降为3.03.2V，正常发光时的额定电流约为20mA。所以为了限流，防止二极管电阻被烧毁，应增加限流电阻。设置限流电阻R9=R10=R11=R12=R15=1k。1. 报警电路1) 设计原理说明报警电路主要由NE555集成电路构成的振荡信号产生电路构成，NE555组成的时

11、基振荡器的振荡频率为f=1.44/（R1+2R2）C1，输出振荡频率波形的占空比D=t1/T=（R1+R2）/（R1+2R2）。当晶体管放大倍数超出250的检测范围时，与其档位相对应的比较器将会输出高电平，采用该高电平作为NE555集成电路的供电电源，可控制NE555集成电路的输出端输出高低电平变化的振荡信号，以此控制发光二极管呈现闪烁状态，进行光闪烁报警。 2）仿真电路图1) 参数设计为了使用于报警的LED发光二极管能产生人眼识别的闪烁光，肉眼可分辨的光的频率在50100hz.令R13=5.6k，R14=5.6k，C1=1F，C2=100nF，根据公式计算可得:闪烁频率f=1.44/（R12

12、+2R13）*C1=1.44/（5.6+2*5.6）/1000/0.00000185.71 Hz占空比D=（R12+R13）/（R12+2R13）=（5.6+5.6）/（5.6+2*5.6）0.331. 电源电路1) 设计原理说明电源电路的设计可以采用直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电压转换为+12V直流电压。电路中的变压器采用常规的铁芯变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成芯片来实现。1. 仿真及成果搭建整体效果图1) NPN型晶体管值检测仪电路2）PNP型晶体管值检测仪电路3、

13、PCB电路图（NPN型晶体管）六、所实现功能说明1. 已完成的基本功能和扩展功能本次综合实验我已经完成了所有的基本要求和提高要求。包括类型判别、NPN型档位手动调节检测、闪烁报警、NPN型晶体管检测电路整体功能、PNP型档位手动调节检测、PNP型检测电路整体功能。l 实际搭建测试效果图NPN晶体管的实际搭建效果图<150150<<200200<<250>250PNP晶体管实际搭建效果图<150150<<200200<<250>2507、 故障及问题分析1、在实验时，检测晶体管是PNP型还是NPN型时，发现将PNP型晶体管插

14、入NPN型晶体管的设计电路，LED灯亮，不符合预期设想，后来发现是电源电压过大，将之调至10V，LED灯不发光。2、NE555报警电路的闪烁灯一开始不闪烁，重新设计参数以后，才开始闪烁。 八、总结和结论 这一次的电子电路实验是我们做的第一个复杂的综合性实验，从一开始做大量的数据计算然后仿真，最后实际搭建，在实际操作中遇到过一些问题，通过不断地修改，调试，最终得到预期的效果，这整个过程带给了我很大的收获。通过晶体三极管值检测电路的设计与制作，加深了我对晶体管值意义的理解，基本掌握了电压比较器的实际使用电路，理解了电子电路综合设计、安装和调试的基本方法，加深了对所学过的电子电路知识的理解和综合运用

15、能力和独立设计能力，最终的是激发了我对创新实践的欲望，培养了对创新实践的兴趣，并提高了创新实践的能力。在这次实验结束之后，我得出几个结论：1) 实验中尽量使各器件和导线放置整齐，间隔尽量大，合理运用面包板的设计，减少导线的使用。2) VBE是个定值，所以放大倍数与VC是呈线性变化的，所以可以进行转换。3) NE555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。4) 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。 九、所用元器件及测试仪表清单1. 清单名称数量数字式万用表1台直流稳压电源1台集成运算放大器LM358

16、P2个NE555P1个发光二极管红色2个、绿色2个、黄色2个顶调电位器1个待测NPN、PNP三极管若干电阻电容若干导线若干2. 重要元器件介绍：1) LM358LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽（330V）的单电源使用，也适用于双电源（±1.5V±15V）工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358器件引脚图2) NE555555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型（TTL）工艺制作的

17、称为 555，用 互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图如右图所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源