晶体管放大倍数β检测电路的设计与实现.docx

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晶体管放大倍数β检测电路的设计与实现

电子测量与电子电路实验

—简易晶体管放大倍数β检测

电路

院系:

信息与通信工程学院 

班级：

14班  

姓名：

黄婕 

学号：

2012210417  

班内序号：

23  

指导老师：

赵文深老师 

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，于 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。

同时通过仿真设计软件设计β检测电路的PCB project。

关键词：

晶体管、放大倍数β、类型判别、档位检测

一、实验设计任务要求：

1.基本要求：

设计一个简易晶体管放大倍数β检测电路，该电路能够实现对三极管β值大小的初步判断。

系统电源DC±12V。

1电路能够检测出NPN、PNP三极管的类型

2电路能够将NPN型三极管放大倍数β分为大于250、200~250、150~200、小于150共四个档位进行判断

3用发光二极管来指示被测三极管的β值属于哪一个档位

4在电路中可以手动调节四个档位值的具体大小

5当β值超出250时能够光闪报警

2.提高要求：

1电路能够将PNP型三极管放大倍数分为大于250、200~250、150~200、小于150共四个档位进行判断，并且能够手动调节四个档位值的具体大小

2NPN、PNP三极管β档位的判断可以通过手动或自动切换。

二、实验设计思路及总体设计电路：

由实验任务要求里的判别和检测三极管放大倍数，将该系统分成三大模块设计，分别为类型判别电路、档位检测显示电路、报警电路，结构图如图所示：

电路图如下：

三、分块设计各模块电路：

1）三极管类型判别电路     

①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（１）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。

②按图（２）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。

（1）  

（2）

2）三极管放大倍数β档位测试电路         

①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：

IB ＝（VCC－VBE－VLED）/ R1

Vc ＝ Vcc -Ic R3 ＝Vcc-βIBR3 

通过上式可以看出电压CV随的变化而变化。

这样即把β转化为电压量进行测量，而又由于可以设计2R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β值。

三极管放大倍数β档位测试电路的核心部分是由运算放大器构成的比较器。

如果Vc大于标准电压值，则输出低电平；如果Vc小于标准电压值,则输出为高电平。

从而对不同的Vc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β值得目的。

②参数设计 

由实验指导可知     

由LM358元的参数表，设Vc=10.0V，根据晶体管性质可知VBE=0.7V，又通过翻阅相关资料知VLED =2.0V，为了防止输出电流过大，在元件箱中选择R1=200K

，且加入稳压管VD=1.4V，则

=（10-0.7-2-1.4）V/200K

=0.0295mA

又因为Vc＝Vcc-IcR3＝Vcc-βIBR3，所测得β值应分为以下几个档位：

β<150, 150<β<200, 200<β<250, 及β>250。

通过电路中二极管灯亮与灭判定所测β值。

①β=100时，Vc＝Vcc-Ic×R3＝Vcc-βIBR3＝10－100×0.0295×1000×0.001=7.05V

②β=150时，Vc＝Vcc-Ic×R3＝Vcc-βIBR3＝10－150×0.0295×1000×0.001=5.575V

③β=200时，Vc＝Vcc-Ic×R3＝Vcc-βIBR3＝10－200×0.0295×1000×0.001=4.100V

④β=250时，Vc＝Vcc-Ic×R3＝Vcc-βIBR3＝10－250×0.0295×1000×0.001=2.625V

③求得R3，R4，R5，R6比值为（10-7.05）:

（7.05-5.575）:

（5.575-4.1）:

2.625≈3:

1:

1:

3

所以取R3，R4，R5，R6分别为3.3KΩ,1.1KΩ,2.2KΩ,3.9KΩ.

电路图如下：

图（3）                        图（4）

3）显示电路

①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。

②参数设计：

从资料查得：

普通发光二极管的正向饱和压降为１．６Ｖ～２．１Ｖ, 正向工作电流为５～２０ｍＡ。

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：

R8=R9=R10=R11=1K.

在不同的比较点分别与发光二极管串联。

电路图如图（4）

4）报警电路

①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

闪烁周期T=0.7（R13+R14）C1    占空比D=R14/（R13+2R14）

②参数设计：

C1=0.01uF,C2=10uF,R12=47K,R13=1K,R14=2K.

电路图如下：

图（5）

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）。

5）扩展要求

检测PNP型三极管的放大倍数，有两种方法。

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；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。

（本实验中，我采取第二种方法）

电路图如下：

4、调测步骤

1）类型判别：

将NPN型晶体管与PNP型晶体管分别接入电路中，观察指示灯的亮灭情况；

2）NPN型档位手动调节检测：

手动调节电位器，测试Vc的电压变化，并使四个档位的LED依次点亮；

3）检测NPN型晶体管β值：

固定电路元件参数，将不同β值的晶体管接入电路中，根据LED的亮灭判断晶体管β值的档位。

4）PNP型档位手动调节检测：

从新连接放大电路，手动调节电位器，测试Vc的电压变化，并使四个档位的LED依次点亮；

5）检测PNP型晶体管β值：

固定电路元件参数，将不同β值的晶体管接入电路中，根据LED的亮灭判断晶体管β值的档位。

五、数据结果

NPN型档位手动调节检测结果

亮灯的档位

β<150

150<β<200

200<β<250

250<β

Vc/V

6.9515

6.0860

5.2407

2.5244

PNP型档位手动调节检测结果

亮灯的档位

β<150

150<β<200

200<β<250

250<β

Vc/V

6.8701

6.2954

4.8023

2.4897

6、用到的器件

（1）测试仪器：

仪器名称

型号或编号

用途

直流稳压电源

20125543

提供直流电压万用表

万用表

710-53

测量电压，电阻和其他参数

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