晶體管放大倍數(shù)β檢測電路的設(shè)計與實現(xiàn)

晶體管放大倍數(shù)β檢測電路的設(shè)計與實現(xiàn)晶體管放大倍數(shù)β檢測電路的設(shè)計與實現(xiàn)晶體管放大倍數(shù)β檢測電路的設(shè)計與實現(xiàn)資料僅供參考文件編號：2022年4月晶體管放大倍數(shù)β檢測電路的設(shè)計與實現(xiàn)版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準:發(fā)布日期：電子測量與電子電路實驗報告——晶體管β值檢測電路的設(shè)計院系：電子工程學(xué)院班級：姓名：學(xué)號：課題名稱：晶體管β值檢測電路的設(shè)計與實現(xiàn)摘要本實驗是簡單的三極管放大倍數(shù)β檢測電路的設(shè)計與實現(xiàn)。主要由三極管類型判別電路、β-v轉(zhuǎn)換電路、三極管放大倍數(shù)檔位判斷電路、顯示電路及報警電路五個部分組成。首先通過LED發(fā)光二極管的亮滅實現(xiàn)判斷三極管類型，并將β值的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化從而利用電壓比較器及LED管實現(xiàn)β值檔位(＜150、150～200、200～250、＞250)的判斷與顯示、并在β＞250時通過LED管閃爍報警。關(guān)鍵詞：三極管、β值、LED、電壓比較器、報警設(shè)計任務(wù)要求設(shè)計一個簡易晶體管β值檢測判別電路，該電路能夠?qū)崿F(xiàn)對晶體管β值大小的判斷。1.基本要求：a.電路能夠檢測出NPN、PNP型三極管的類型。b.電路能夠?qū)PN型三極管放大倍數(shù)β分為大于250、200～250、150～200、小于150共四個檔位進行判斷。c.用發(fā)光二極管來指示被測三極管的β值屬于哪一個檔位d.在電路中可以手動調(diào)節(jié)四個檔位值的具體大小。e.當晶體管β值超出250時能夠閃爍報警。2.提高要求a.電路能夠?qū)NP型三極管放大倍數(shù)β分為大于250、200～250、150～200、小于150共四個檔位進行判斷，并且能夠手動調(diào)節(jié)四個檔位值的具體大小。b.NPN、PNP型晶體管β值的判斷可以通過手動或自動切換設(shè)計思路和總體結(jié)構(gòu)框圖1.設(shè)計思路本實驗關(guān)鍵之處在于如何將三極管放大倍數(shù)β的變化用一個便于測量的物理量的變化來表示。實驗室最易測量的量即是電壓，并且三極管CE極間電壓便可反應(yīng)集電極電流Ic的變化，故不妨用某種手段固定Ib值，通過檢測CE極間電壓的變化間接檢測β的變化。而將電壓值分為幾個檔位則想到用電壓比較器實現(xiàn)并通過輸出電流驅(qū)動LED顯示出來。最后，報警電路可利用LED閃爍報警，可由555定時器實現(xiàn)。2.總體結(jié)構(gòu)框架圖報警電路顯示電路三極管放大倍數(shù)檔位判斷電路β-v轉(zhuǎn)換電路三極管類型判別電路報警電路顯示電路三極管放大倍數(shù)檔位判斷電路β-v轉(zhuǎn)換電路三極管類型判別電路電源電路電源電路分塊電路、總體電路的設(shè)計過程（含電路圖）現(xiàn)將實驗電路可為6個板塊。分別指的是三極管類型判別電路、β-v轉(zhuǎn)換電路、三極管放大倍數(shù)β檔位判斷電路和顯示電路、報警電路、電源電路、從NPN型晶體管β檢測到PNP型晶體管β檢測的轉(zhuǎn)換電路。以下依次介紹各版塊。（電源電壓選為10V）1.三極管類型判別電路電路設(shè)計圖如上所示（右端輸出為VC）由于NPN型和PNP型晶體管的電流流向相反，當兩種類型的晶體管按上圖連接的時候，則PNP管不導(dǎo)通，從而發(fā)光二極管不亮。因此通過發(fā)光二極管的亮滅可以判斷三極管的類型。2.β-v轉(zhuǎn)換電路選擇10V電源串接1k電阻及LED，并用萬用表測得普通LED發(fā)光二極管兩級電壓VLED=～，又VBE=，VCC=10V有：IB=（Vcc-Vbe-Vled）/R1=（）/R1故：IC=IB?β=β（）/R1β值約在150～250區(qū)域變化，而LED驅(qū)動電流（即IE，約為IC）約在5～10mA，那么：可知R1約在180k～216k,可取R1=200kΩ。此時，有IC=?β則VC=β?R（可設(shè)R=R12+R3）該式中R值的設(shè)計在下一分塊電路設(shè)計中說明三極管放大倍數(shù)β檔位判斷電路和顯示電路電路設(shè)計圖如上所示（右端輸出為β大于250時連接報警電路，左端輸入為VC）先設(shè)計R2、R4、R5、R6四個電阻值及第一板塊中R12、R3。由電路功耗、安全等性能考慮四分壓電阻阻值和應(yīng)在20k左右?？稍O(shè)R2+R4+R5+R6=20kΩ如圖，可設(shè)電壓比較器U1、U2、U3正輸入端各點電壓為V1、V2、V3。又由上一分塊電路得：VC=β?R可先假設(shè)取R=,根據(jù)β節(jié)點依次可求得V1=，V2=,V3=由電阻分壓定理，可計算得出：R3=Ω、R4=Ω、R5=Ω、R6=11kΩ可?。篟3=Ω、R4=2kΩ、R5=2kΩ、R6=12kΩ此時，又可算得：V1=、V2=、V3=將以上各值與β=150、200、250對應(yīng)代入VC=β?R中，得：R=Ω、R’=Ω、R’’=Ω則可取R=R12+R3=488Ω此時R12=288Ω該值即為準確測量β值時滑動變阻器應(yīng)調(diào)之值。下面設(shè)計保護電阻R3及R12最大值：由于實驗室三極管β值跨度范圍有限，用調(diào)節(jié)R12值模擬β的變化。為了使不論屆時插入的三極管β值大小如何，調(diào)節(jié)R12值均能使四盞LED燈都亮，做以下計算：若插入的管子β=250，要使四盞LED燈都能亮，R值至少可調(diào)于310Ω～510Ω；若插入的管子β=150，同理，R=517Ω～850Ω故可取保護電阻R3=200Ω、R12max=1kΩ②下面設(shè)計R7、R8、R9、R10由第一板塊知：VLED=～，ILED=5～10mA由LM358N高電平輸出和低電平輸出電壓及流經(jīng)LED的電流，可?。篟7=R8=R9=R10=560Ω4.報警電路電路設(shè)計如上所仿真電路中用LM55CM替代NE555定時器查閱資料可知取C1=μF，LED管閃爍發(fā)光的周期為：T=?（R11+2?R13）?C2=占空比為D=50%考慮到閃爍周期便于觀察，占空比合適，且功耗較小等因素，可?。篟11=10kΩ,R13=100kΩ,C2=10μF使得LED亮度合適，取R14=1kΩ即可。5.電源電路電源電路為整個電路提供10V直流電壓，用穩(wěn)壓電源直接提供。6.從NPN型管β檢測到PNP型管β檢測的轉(zhuǎn)換電路電路設(shè)計圖如上所示本來想用雙電源供電，只需調(diào)換電源和發(fā)光二極管輸出用另一電源等效，但實際操作過程中沒有完成，找不到錯誤原因，從而舍棄。最終改用單電源，搭兩路電路的方法，即分別搭建PNP,NPN型晶體管的電路。通過以上介紹，該實驗總體電路圖如下：所實現(xiàn)功能說明A.基本要求1.通過該電路板塊一能夠檢測出NPN、PNP三極管的類型。若將某三極管插入第一板塊左側(cè)，接上電源后第一板塊中左側(cè)LED發(fā)光，證明該三極管為NPN型，若不發(fā)光，則是PNP型，插入第一板塊右側(cè)。2.電路能夠?qū)PN型三極管放大倍數(shù)β分為大于250、200～250、150～200、小于150共四個檔位進行判斷。實驗中用萬用表實測V1=,V2=，V3=。與理論誤差甚微。證明檔位判斷較為準確。在進行準確β檔位判斷時，用萬用表測得R12+R3=488Ω(見分塊電路設(shè)計)后即可3．用發(fā)光二極管來指示被測三極管的β值屬于哪個檔位。上述萬用表測得的V1、V2、V3值即是在LED轉(zhuǎn)換之時測得的數(shù)據(jù)4.在電路中可以手動調(diào)節(jié)四個檔位值的具體大小。通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R12的值可以模擬β值的變化，使得四個檔位的LED依次發(fā)光。5.當β超出250時能夠閃爍報警。報警時發(fā)光二極管閃爍頻率適中B.提高要求1.電路能夠?qū)NP型三極管放大倍數(shù)β分為大于250、200~250、150～200、小于150共四個檔位進行判斷，并且能夠手動調(diào)節(jié)四個檔位值的具體大小。結(jié)合“四、分塊電路、總體電路的設(shè)計（電路圖）”部分第五版塊電路設(shè)計圖（重畫于上），并同樣以第二板塊電路中LED轉(zhuǎn)換作為標準判別，用萬用表測得圖中右端二線間的電壓為：V1=,V2=，V3=，實際與理論相符。并且同樣能通過調(diào)節(jié)滑動變阻器之值模擬β的變化從而使β四個檔位LED依次變化。、PNP三極管β檔位的判斷可以通過手動切換。如上二圖所示：上圖1為NPN型三極管β檔位判斷，上圖2為PNP型三極管β檔位判斷。進行如下手動切換即可（以NPN至PNP為例）：移除第一板塊左側(cè)NPN管；將第一板塊輸出線接到PNP管的集電極；將第一板塊右側(cè)PNP管插入；連接電源。故障及問題分析1.在搭建電路的時候遇到問題，檢查電路連接沒有問題，但總不能實現(xiàn)功能，后發(fā)現(xiàn)一電阻發(fā)熱特別厲害，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)是面包板一部分短路所致，拆除電路，換面包板，重新搭建則將問題解決。2.在NPN、PNP三極管β檔位判斷轉(zhuǎn)化的設(shè)計時遇到了難題，開始想使用雙電源供電，只需變換電源連接，發(fā)光二極管方向，輸入第二板塊接入即可，無需加入其他元件。但在實行過程中差點燒壞電路。后改用在第一板塊重搭一個PNP電路解決，雖然增加了元件，但操作方便，而且不易因粗心大意損壞電路總結(jié)和結(jié)論總結(jié)：通過本次電子電路綜合設(shè)計實驗的學(xué)習(xí)，我充分認識到實驗前設(shè)計的重要性。設(shè)計時必須要有良好的理論作為基礎(chǔ)，并能大膽假設(shè)、小心求證；而在實踐操作檢驗設(shè)計時又必須有很強的動手能力，且要時刻保持警惕，避免粗心大意造成不必要的損失，同時要善于思考，善于發(fā)現(xiàn)問題。通過本實驗內(nèi)，我對晶體管β值的意義有了更深的理解，對電壓比較器、發(fā)光二極管的使用有了一定的掌握。對設(shè)計、動手能力都是一次很大的提高。試驗后又對multisim軟件有了一定掌握。實驗結(jié)論：本實驗電路確能實現(xiàn)三極管類型判斷、其放大倍數(shù)β檔位判斷及于β高于250時報警、手