北邮晶体管B值检测电路的设计实验报告.docx

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北邮晶体管B值检测电路的设计实验报告

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：

指导老师：

姓名：

学号：

班号：

晶体管放大倍数β检测电路的设计与实现

　信息与通信工程学院

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，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protel设计软件设计β检测电路的PCBproject.

二，关键词：

晶体管β检测电路发光二极管电压比较器protel设计软件

三，实验目的：

1.加深对晶体管β值意义的理解。

2.了解掌握电压比较器的实际使用。

3.了解发光二极管的使用。

4.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（２２０Ｖ）转换为直流电源（１２Ｖ），为各模块电路提供直流电源。

2.总体结构框图

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

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设计电路：

（1）

（2）

③按上图（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。

2）三极管放大倍数

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-IcR3＝Vcc-βIBR3

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。

②参数设计

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VLED=2.0V，为了防止输出电流过大，在元件箱中选择

，则

IB＝（VCC－VBE－VLED）/R1=0.0465mA,

又因为Vc＝Vcc-IcR3＝Vcc-βIBR3，所测得

值应分为以下几个档位：

<150,

<200,

<250,及

>250

通过电路中二极管灯亮与灭判定所测

值。

①β=100时，Vc＝Vcc-IcR3＝Vcc-βIBR3＝12－100×0.0465×800×0.001=8.28V

②β=150时，Vc＝Vcc-IcR3＝Vcc-βIBR3＝12－150×0.0465×800×0.001=6.42V

③β=200时，Vc＝Vcc-IcR3＝Vcc-βIBR3＝12－200×0.0465×1000×0.001=4.56V

④β=250时，Vc＝Vcc-IcR3＝Vcc-βIBR3＝12－250×0.0465×1000×0.001=2.7V

⑤求得R3，R4，R5，R6比值为

（12-8.28）:

（8.28-6.42）:

（6.42-4.56）:

2.7≈3.72:

1.86:

1.86:

2.7

所以取R，R4，R5，R6分别为6.2KΩ,2KΩ,2KΩ,5.6KΩ.

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：

R9=R10=R11=R12=R15=1K.

在不同的比较点分别与发光二极管串联。

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）

，定参数

②参数设计：

C1=10uF,C2=220uF,R13=3.0K,R6=3.3K,R7=1K,f=1/=15.56Hz

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：

1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。

②此外，还完成了对本次实验的PROTEL的PCB制版，制版图如下：

1.ＮＰＮ型三极管放大倍数检测电路：

2.ＰＮＰ型三极管放大倍数检测电路：

八，故障及问题分析：

1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。

2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．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，1KΩ已经可以满足该条件；

3．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。

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！

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！

一十，所用原件及测试仪表清单：

元件或测试仪表

数量

LM358

2

NE555

1

发光二级管

6

晶体管

1（NPN型）1（PNP型）

直流电源

１个

电阻、电容

若干

电路板

1块

导线

若干

万用表

１个

电位器

1个

一十一，PROTEL绘制的原理图及PCB版图：

（由下图）

●.ＮＰＮ型三极管放大倍数检测电路

PCB版图：

3D显示效果

●ＰＮＰ型三极管放大倍数检测电路

●

PCB版图：

实验结果图如下：

NPN:

PNP:

一十二，参考文献：

1.《电子测量与电子电路实验》，张咏梅，陈凌霄等，北京邮电大学出版社，2004.7

2.《电子电路基础》刘宝玲主编

3.ProtelDXP电路设计标准教程，李刚，王艳林，孙江宏等，清华大学出版社，2005.6