晶体管放大倍数β检测电路的设计与实现.docx
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1、晶体管放大倍数碓测电路的设计与实现晶体管放大倍数P检测电路的设计与实现实验报告一,摘要简易晶体管放大倍数B检测电路由三极管类型判别电路,三极管放大倍数档位判别电 路,显示电路,报警电路和电源电路五部分构成。三极管类型判别电路的功能是利用NPN型和PNP型三极管电流流向相反的特性,通 过判断发光二极管亮灭判断三极管的类型是NPN型还是PNP型。三极管放大倍数档位判 别电路的功能是利用三极管的电流分配特性将B的测量转换为对三极管电流的测量,并实 现对档位的手动调节,并利用比较器的原理,实现对档位的判断。显示电路的功能是利用发 光二极管将测量结果显示出来。报警电路的功能是当所测三极管的B值超出测量范
2、围时, 能够进行报警提示。电源电路的功能是为各模块电路提供直流电源。关键字:放大倍数8,档位判断电路,显示电路,报警电路二,设计任务要求及原理电路1. 基本要求: 设计一个简易晶体管放大倍数8检测电路,该电路能够实现对三极管8值大 小的初步判断。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8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电路的8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8超出250时能够闪烁报警。 设计该电路的电源电路(不要求实际搭建),用PROTEL软
3、件绘制完整的电 路原理图(SCH)及印制电路板图(PCB)。2. 提高要求:1 电路能够将PNP型三极管放大倍数8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NPN,PNP三极管8档位的判断可以通过手动或自动切换。2 PROTEL软件绘制该电路及其电源电路的印制电路版图(PCB)。3. 设计思路、总体结构框图:图1简易双极性三极管放大倍数B检测电路的总体框图分块电路和总体电路的设计(含电路图)晶体管判断电路图2 三极管类型判别电路和放大倍数0测量电路如图,由于NPN型与PNP型二极管的电流流向相反,当两种三极管按图中电路结
4、构 且连接方式相同时(即集电极接上端,发射极接下端),则NPN型三极管导通,从而发光 二极管亮。PNP型三极管无法导通,发光二极管不亮。因此通过发光二极管的亮或灭,即 可判定三极管的极性。并且将PNP型三极管翻转连接(即集电极接下端,发射极接上端), 电路即可正常工作。电路接入NPN型三极管时,电路中的电流电压表达式为:Ib=(Vcc-Vbe-Vled)/Ri =(12V-7V-Vled)/RiVC = VCC-ICR2 = VCC-PIBR2由上式可以看出,由于R为给定电阻,则Ib为定值。通过三极管电流分配关系将Ic转换 为bib,则电压vC将随B变化而变化,这就把B转换为电压量,便于进行B
5、不同档位的测量。 而且由于R2为可变电阻,即可手动调节VC的值,也就可以手动调节挡位值。当电路接入PNP型三极管时,电路中的电流电压表达式为:BIbR2+0.7V=IbR1Ve = Vcc-IcR2=12V-B】bR2同样,电压ve将随B变化而变化,同时也可以通过r2调节B档位值。三极管放大倍数B 档位判断电路其核心部分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 端连接图中的输出端vc或ve;而运算放大器的同相输入端通过电阻对电源电压分压,得 到四个标准电压值。这样通过vc或ve的测量值进行比较就可以把B值分为四个档位, 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
6、平;如果测量值小于标 准电压值,则输出为高电平。显示电路图3:二级菅放大倍数仲档位比绞电路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,发光二极管产生亮 和灭,这样就清楚地知道B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的就要串接限 流电阻;如果运算放大器的输出电流过小就要介 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。报警电路报警电路主要是由NE555集成电路构 成的振荡信号产生电路构成。当晶体管放大 倍数B超出250的检测范围时,与其档位
7、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555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。闪烁周期 T=0.7(R1+R2)C1 占空比 D=R2/(R1+2R2)三,参数设计及功能实现1 .参数设计 由实验指导知,、夫广匕广V?R1 =国-0.7V-)/R设Vcc=12V,根据晶体管性质知Vbe=0.7V,取IBe0.035mA, R2=1KQ (串联后的总阻值)则由 IB = (VCC-VBE-VLED) / R1 = 0.035mA,取 Ry330KQ; B=150 时,Vc = Vcc -I
8、c R2 =VccIB R2=12-150X0.035X 1 = 6.75V B=200 时,Vc =12200X0.035X1 = 5V B=250 时,Vc =12250X0.035X1 = 3.25V 求得r3, r4, r5, r6比值为(12-6.75):( 6.75-5 ):( 5-3.25) : 3.25 3.3:1.1:1:2所以取 R3,R4,R5,R6分别为 3.3KQ,1.1KQ,1KQ,2KQ.2 .功能实现电路能正确的判断三极管的类型(NPN型和PNP型),当三极管为8050 (NPN型) 时,类型判别电路中的发光二极管能正常发光,当三极管为8550 (PNP型)时,
9、类型判 别电路中的发光二极管不能发光。电路能够将NPN型三极管放大倍数B分为大于250, 200-250, 150-200,小于150 共四个档位进行判断,B属于哪个档位时,相应的指示该档位的发光二极管亮,显示B值的 范围。通过手动调节电位器的值来改变VC的值,即手动调节B四个档位值的具体大小。当B值超过250时报警点路中的发光二极管能闪烁报警。总体电路(带电源)扩展实验PNP1 .参数设计当电路接入PNP型三极管时,电路中的电流电压表达式为:6、R2 +。方=IBR1V = V -1 R = 12V-61 Re CC C 2B 2同样,电压Ve将随B变化而变化,同时也可以通过R2调节B挡位值
10、。 参数设定与前一个电路数据基本相同,只是电路图有所改变。2 .电路图:(3) 电路原理与第一个图不同的是,标准电压的接线端接LM 3 5 8的负接线端,比较电压Vc若大于标 准电压,则输出高电平,小于标准电压,则输出低电平。(4) 功能说明LED6亮,说明是PNP;LED 1亮,B250,此时LED5闪烁,报警;故障及问题分析在检验PNP不同B值时,发现可变电阻器只对前中间两个灯有作用;而后两个灯,总 是同时亮或者同时不亮,而且报警电路在第四个灯亮时也没有亮。经检查,发光二极管并无 损坏,三个集成块也是完好的。后来问老师后才知道,比较器的端口必须对应起来。即2、 3对应1; 5、6对应7。我
11、把集成块的对应端口接错了,才导致了上述情况。重搭电路后, 四个二极管终于分别能亮了。其次是报警电路的灯虽然亮却看不到闪烁现象,经过反复检查电路,发现1端口没有 接地,接地后即可看到闪烁报警现象。随后检测测量不同B值的精确度,可能由于实际电阻的误差问题,并不完全与理论符 合,在测量B为245的三极管时,测得值为大于250,但其他的三极管测得值还是比较准 确的。比如183和213的三极管就可以分辨出来。在用示波器测量报警电路的闪烁频率时,由于频率较低,不能仔细测量,周期近似为 0.8s。扩展实验与NPN的测量差不多,而且人品突然变好了,按图搭好电路后,直接能够实 现功能,没有什么错误,而且在所测的
12、几个三极管中,测得的范围都是准确的。总结和结论三极管类型判别电路的功能是利用NPN型和PNP型三极管电流流向相反的特性,通 过判断发光二极管亮灭判断三极管的类型是NPN型还是PNP型。在本实验中,电路能判 断出三极管的类别,也能相对较准确的检测出位于NPN管的放大倍数位于什么档位。通过本次实验,我更加深刻的理解了三极管的工作原理,对NPN型和PNP型三极管 的区别有了更深刻的认识。并且加深了对晶体管B值意义的理解;了解掌握了电压比较器 电路的实际使用;对NE555集成电路也有所了解。并且通过本次实验,我对模拟电路实验 的兴趣更加浓厚,虽然以后可能没有机会再去实验室做此类实验了。进一步地增强了设
13、计试 验参数和动手操作的能力。还通过用protel软件制电路图,画版图,对这个软件有了一定 的了解,接触到了比较专业的制作电路板的软件。用PROTEL软件绘制的电路原理图(SCH)。PCB版图:反色后:7图3D所用元器件及测试仪表清单阻值不等的电阻12个,1K电位器1个,发光二极管6个,被测三极管若 干,电容2个,导线若干,集成运算放大器LM358三个,NE555集成电路1个,12V直流稳压电源注:参考文献电子电路基础电子测量与电路实验第八讲 晶体菅数大电路的M种接法一、基本共集放大电路二、基本共基放大电路三、三种接法放大电踣的比较四,三种接法的组合形式基本共集放大电路在输入回路r B3t K
14、b和K共同决定基极电流在输由回路,V球提供集电极电流和输由电流输出电压从麦射极获荷,又称为射极输出舞静态分析.& 一 “日图j =-尼h Hl夕代焰感(SJu泗二%上虬2.动态分析:输入电阻的分析带角载电快 何三章否成顽新R陵射极电阻等效到基极回路后,括增大,敞实集政 大电路输入电阻比洪:射放大电路揄入电阻大得多.比与负载有美!二-动态分析:输出电阻的分析令氏为零,保留此,在输出端加得:砒丫 O&与信号源内阻有关!3,特点输入电阻大.输出电阻小i只放大龟流】不欷大电压; 一定条件下有电庙跟鹿作用!:本共JtiSi大电路1、静态分析优=如=.LL ./一F j., E 邛您R =汁十一J H F
15、J3、特点;输入电阻小,频带宽!只放大电压,不放大电流!接法共射共集共基大小于1大B1+pafli中大小大小大频带窄中宽誓营,三种揍法的比校:空载情况下imHI 艾迂*唉 三种接法的组合形式士另使单级疝电路具着多而的优良性能,有时 采用组合接法。例如;-共集一共基形式输入皑阻高,电压放大倍数较大、 频带宽-共集一共射形式:输入电阻高,电压放大倍数较大L1$判断图示电路为哪种基本接法的放大电路,它们的静 态工作点有可能稳定吗?求解静态工作点,电压放大倍数、 输入电阻和输出电阻的表达式,二电路如图,所有电容对交流信号均可视为短路。J.1. 50的静态工作点稳定的放大 电路。晶体管可选择3DG6、9
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