晶體管放大倍數(shù)β檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、晶體管放大倍數(shù)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告摘要該實(shí)驗(yàn)電路可以不知道晶體管的的情況下大概估計(jì)一下值的范圍，測(cè)出的范圍大概分為四個(gè)檔位：小于150,150200,200250，大于250，大于250時(shí)可以報(bào)警。也可以檢測(cè)出是NPN還是PNP型三極管，檢測(cè)指示燈會(huì)亮。關(guān)鍵字判斷電路，顯示電路，報(bào)警電路，LM358，NE555芯片資料LM358LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合

2、。特性：內(nèi)部頻率補(bǔ)償 直流電壓增益高(約100dB) 單位增益頻帶寬(約1MHz) 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330V)； 雙電源(±1.5 一±15V) 低功耗電流，適合于電池供電    LM358低輸入偏流 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大(0 至Vcc-1.5V)LM358運(yùn)用：紅外線探測(cè)報(bào)警器 該報(bào)警器能探測(cè)人體發(fā)出的紅外線，當(dāng)人進(jìn)入報(bào)警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報(bào)警聲，適用于家庭、辦公室、倉(cāng)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)室等比較重要場(chǎng)合防盜報(bào)警。NE555NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其

3、中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。主要特點(diǎn)1.只需簡(jiǎn)單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 2.它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯電路配合，也就是它的輸出電平及輸入觸發(fā)電平，均能與這些系列邏輯電路的高、低電平匹配。 3.其輸出端的供給電流大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 4.它的計(jì)時(shí)精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。引腳圖NE

4、555內(nèi)部電路方框圖： 內(nèi)部含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)分壓器，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電晶體管和一個(gè)功率輸出級(jí)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?：加深對(duì)晶體管值意義的理解2：了解掌握電壓比較器電路的實(shí)際使用3：了解發(fā)光二級(jí)管的使用4：提高獨(dú)立設(shè)計(jì)電路和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的能力實(shí)驗(yàn)原理1：系統(tǒng)組成框圖簡(jiǎn)易雙極性三極管放大倍數(shù)檢測(cè)電路的總體框圖如下圖所示，它是由三極管類型判斷電路、三極管放大倍數(shù)檔位判斷電路、顯示電路、報(bào)警電路和電源電路五部分構(gòu)成的。三極管類型判斷電路的功能是利用NPN型和PNP型三極管的電流方向相反的特性，判斷三極管的類型是NPN還是PNP。三極管放大倍數(shù)檔位判斷電路的功能是利用三極管的電流分配特性，將的測(cè)量轉(zhuǎn)化為

5、對(duì)三極管電流的測(cè)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)檔位的手動(dòng)調(diào)節(jié)，并利用比較器的原理，實(shí)現(xiàn)檔位的判斷。顯示電路的功能是利用發(fā)光二級(jí)管將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)。報(bào)警電路的功能是當(dāng)所測(cè)三極管的值超出測(cè)量范圍時(shí)，能夠進(jìn)行報(bào)警提示。電源電路的功能是為各模塊電路提供直流電源。2：主要單元電路設(shè)計(jì)第一部分：三極管類型判斷電路三極管類型判斷電路如下圖所示。由于NPN型和PNP型三極管的電流流向相反，當(dāng)兩種三極管按圖中電路結(jié)構(gòu)且連接方式相同時(shí)（即集電極接上端，發(fā)射極接下端），則PNP型三極管無(wú)法導(dǎo)通，從而發(fā)光二級(jí)管不亮。因此通過(guò)發(fā)光二極管的亮或滅，即可判定三極管的極性。并且將PNP型三極管翻轉(zhuǎn)連接（即集電極接下端，發(fā)射極接上端），電路

6、即可正常工作。第二部分：三極管放大倍數(shù)檔位測(cè)量電路根據(jù)上圖所示電路，當(dāng)電路接入NPN型三極管時(shí)，電路中的電流電壓表達(dá)式為：IB=VCC-VBE-VLEDR1=12V-0.7V-VLEDR1VC=VCC-IC*R2=VCC-*IB*R2由上式可以看出，由于R1為給定電阻，則IB為定值。通過(guò)三極管電流分配關(guān)系將IC裝化為*IB，則電壓VC將隨的變化而變化，這就把轉(zhuǎn)換為電壓量，便于進(jìn)行檔位的測(cè)量。而且由于R2為可變電阻，即可手動(dòng)調(diào)節(jié)VC的值，也就可以手動(dòng)調(diào)節(jié)檔為值。當(dāng)電路接入PNP型三極管時(shí)，電路中的電流電壓表達(dá)式為：*IB*R2+0.7*V=IB*R1VE=VCC-IC*R2=12V-*IB*R2

7、同樣，電壓VE將隨的變化而變化，同時(shí)也可以通過(guò)R2調(diào)節(jié)檔位值。三極管放大倍數(shù)檔位判斷電路如下圖所示，其核心部分是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的比較器電路。所有運(yùn)算放大器的反相輸入端連接輸出端VC或者是VE，而運(yùn)算放大器的同相輸入端通過(guò)電阻對(duì)電源電壓分壓，得到四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值，這樣通過(guò)VC或者是VE的測(cè)量值與標(biāo)磚電壓值進(jìn)行比較就可以把值分為四個(gè)檔位。同時(shí)根據(jù)比較的結(jié)果，如果測(cè)量值大于標(biāo)準(zhǔn)電壓值，則輸出為低電平；如果測(cè)量值小于標(biāo)準(zhǔn)電壓值，則輸出為高電平。第三部分：顯示電路顯示電路是通過(guò)發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)運(yùn)算放大器輸出的高低電平，發(fā)光二級(jí)管產(chǎn)生亮和滅，這樣就清楚的知道值屬于哪個(gè)檔位，達(dá)到了顯示的作用。這里需

8、要注意的是，運(yùn)算放大器的輸出電流要與發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流匹配，如果運(yùn)算放大器的輸出電流過(guò)大就要串接限流電阻；如果運(yùn)算放大器的輸出電流過(guò)小就要接入晶體管進(jìn)行電流放大。若在顯示電路的前端接入譯碼電路，可以減少發(fā)光二極管的數(shù)目。第四部分：報(bào)警電路報(bào)警電路主要是由NE555集成電路構(gòu)成的振蕩信號(hào)產(chǎn)生電路構(gòu)成。當(dāng)晶體管放大倍數(shù)超出250的檢測(cè)范圍時(shí)，與其檔位相對(duì)應(yīng)的比較器將會(huì)輸出高電平，采用該高電平作為NE555集成電路的供電電源，可控制NE555集成電路的輸出端輸出高低電平變化的振蕩信號(hào)，以此控制發(fā)光二極管呈現(xiàn)閃爍狀態(tài)，進(jìn)行光閃爍報(bào)警。第五部分：電源電路電源電路的設(shè)計(jì)可以采用直接從電網(wǎng)供電，通過(guò)變壓器

9、電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路將電網(wǎng)中的220V交流電轉(zhuǎn)換為+12V直流電壓。電路中變壓器采用常規(guī)的鐵心變壓器，整流電路采用二極管橋式整流電路，C1，C2，C3和C4完成濾波功能，穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。3：參考電路原理圖實(shí)驗(yàn)原理1、 基本要求：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易晶體管放大倍數(shù)檢測(cè)電路，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三極管值的初步判斷。系統(tǒng)電源DC+12V/-12V。1） 電路能夠檢測(cè)出NPN或者是PNP類型。2） 電路能夠?qū)PN型三極管放大倍數(shù)分為大于250、200250、150200、小于150共四個(gè)檔位進(jìn)行判斷。3） 用發(fā)光二極管來(lái)指示被測(cè)三極管的值屬于哪個(gè)檔位。4） 在電路中可以手動(dòng)調(diào)節(jié)

10、檔位值的具體大小。5） 當(dāng)超過(guò)250是可以光閃爍報(bào)警。2、 提高要求1） 電路能夠?qū)NP型三極管放大倍數(shù)分為大于250、200250、150200、小于150共四個(gè)檔位進(jìn)行判斷，并且能夠手動(dòng)調(diào)節(jié)四個(gè)檔位值的具體大小。2） NPN、PNP三極管檔位的判斷可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)切換。實(shí)驗(yàn)所用儀器1、 函數(shù)發(fā)生器2、 示波器3、 晶體管毫伏表4、 萬(wàn)用表5、 直流穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)可選器件1、 集成運(yùn)算放大器LM3582、 NE555定時(shí)器3、 發(fā)光二極管4、 電位器5、 被測(cè)三極管若干6、 電阻電容若干7、 其它實(shí)驗(yàn)箱圖片：實(shí)驗(yàn)過(guò)程準(zhǔn)備工作完成，開始連接電路板。第一次連接電路板是按照書中給出的參數(shù)值進(jìn)行連

11、接的，但是連接完成之后測(cè)試的過(guò)程中，四個(gè)檔位的發(fā)光二極管亮或滅的順序不正確，第三第四個(gè)檔位要么總是同時(shí)亮，要么總是同時(shí)滅，順帶報(bào)警器工作，與預(yù)想的結(jié)果不一樣。然后開始了調(diào)試工作。第一個(gè)感覺是電路的LM358運(yùn)放比較器燒壞了，用萬(wàn)用表測(cè)量了兩個(gè)輸入電壓和輸出電壓，高電平為10V左右，低電平為1V左右，輸入和輸出都是正確的，說(shuō)明運(yùn)放比較器并沒(méi)有問(wèn)題，然后又測(cè)了多次電壓和電位，都沒(méi)有什么問(wèn)題，但實(shí)際結(jié)果確實(shí)不對(duì)，問(wèn)題出在了什么地方？后來(lái)向?qū)W長(zhǎng)請(qǐng)教了一下，他說(shuō)書上的參數(shù)有問(wèn)題，需要自己重新根據(jù)以上已經(jīng)給出的公式來(lái)算，所以我們用重新計(jì)算了一下參數(shù)。根據(jù)以上的公式，我們可以確定基極電流IB是確定的，所以后

12、面的IC只會(huì)隨著的變化而變化，我們把電位器放在一個(gè)合適的位置上，然后固定不動(dòng)，此時(shí)，實(shí)際上集電極電壓VC是一個(gè)確定值，輸出到了各個(gè)運(yùn)算放大器的一個(gè)輸入端，然后隨著的變化，電壓進(jìn)行變化。由公式IB=VCC-VBE-VLEDR1=12V-0.7V-VLEDR1可以確定IB是個(gè)定值，當(dāng)=150時(shí)，VC=VCC-IC*R2=VCC-*IB*R2;再求得當(dāng)時(shí)200,250時(shí)的電壓值，可以確定R3，R4，R5,R6的值之比為3：1:1:11。后來(lái)是按照這個(gè)設(shè)計(jì)出來(lái)的參數(shù)連接的，接通之后還是發(fā)光二極管亮的不正確，這次的參數(shù)不會(huì)有錯(cuò)了，那是錯(cuò)在了什么地方呢？于是，我有用萬(wàn)用表測(cè)了各個(gè)點(diǎn)的電壓值，確定是其中的一個(gè)LM358被燒壞了，于是我又