【2017年整理】晶体管放大电路实验报告

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1、电子电路综合设计实验实验三 晶体管放大倍数 检测电路的设计与实现实验报告信息与通信工程学院摘要:简易晶体管放大倍数 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。三极管有电流放大功能,当放大后的电流大小不同时,三极管的集电极电压也不同。一般三极管分为 PNP 和 NPN 两种类型。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 检测电路是用以判别三极管类型并予以检测放大倍数 的检测电路。其首先是利用三极管 NPN 和 PNP

2、电流流向相反判断三极管类型,在利用三极管的电流放大功能,将 的测量转化为对三极管集电极或发射集电流的测量,再通过电阻转换为电压信号的测量,同时实现对档位的手动调节,并利用比较器的原理,实现档位的判断。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 值超出测量范围时,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:类型判别,电流放大,比较器,测量转换放大倍数 ,protel 设计软件一、设计任务要求1.基本要求:设计简易晶体管放大倍数 检测电路,该电路能够实现对三极管 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)

3、 电路能够将 NPN 型三极管放大倍数 分为大于 250、200250 、150200 、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 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 超出 250 时能够光闪烁报警;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、200250 、150200 、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;2) NPN、PNP 三极管 档位的判断可以通过手动或自动切换。二、设计思路和总体结构框图:本实验共包括五个模块,如上图所示,分别为:电源电路,三极管

4、类型判断电路,三极管放大倍数档位判断电路,显示电路,报警电路。其中,电源电路用以向电路提供直流电能;三极管类型判断电路用于判断三极管类别,根据不同三极管电流流向不同的特点区分NPN 管与 PNP 管;三极管放大电路倍数档位判断电路利用三极管放大功能,使不同的 对应不同的集电极电流而改变电压信号大小,进而通过集成运放器实现档位的判断,并使用电位器实现对不同档位的手动调节;显示电路的功能是利用发光二极管将测量结果显示;报警电路的作用为当 超出测量范围时,能够进行报警提示。三、分块电路设计和总体电路的设计(含电路图)1.三极管类型判别电路三极管类型判别电路如下图所示。由于 NPN 型和 PNP 型三

5、极管的电流流向相反,当两种三极管按图中电路结构且连接方式相同时(即集电极接上端,发射极接下端) ,则 PNP 型三极管无法导通,从而发光二极管不亮。因此通过发光二极管的亮或灭,即可判断三极管的极性。并将 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。其中 Vcc=12V,R1=330k,R2=1k,Rp=1k。三 极 管 类 型判 别 电 路 三 极 管 放 大 倍 数挡 位 判 断 电 路 显 示 电 路 报 警 电 路电 源 电 路简易双极性三极管放大倍数 检测电路的总体框图2.三极管放大倍数 档位测量电路和显示电路电路接入NPN 型三极管时,电路中的电流电

6、压表达式为:IB=(VCC-VBE-VLED)/R1=(12V-0.7V-VLED)/R1VC=VCC-ICR2=VCC-IBR2由上式可以看出,由于R1 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IB,则电压VC 将随 变化而变化,这就把转换为电压量,便于进行不同档位的测量。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:IBR2+0.7V=IBR1VE=VCC-ICR2=12V-IBR2同样,电压 VE 将随 变化而变化,同时也可以通过 R2 调节 档位值。三极管放大倍数 档位判断电路

7、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 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,则输出为低电平;如果测量值小于标准电压值,则输出为高电平。具体参数:R3=3k,R4=R5=1 k,R6=3.3 k ,R7=R8=R9=R10=1 k.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 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

8、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。3.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 超出 250 的检测范围时,与其档位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)具体参数:R11=10k,R12=1 k,R13=1 k,C1

9、=10F,C2=0.01F。4.电源电路电源电路的设计可以采用直接从电网供电,通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的 220V 交流电转换成为12V 直流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器,整流电路采用二极管桥式整流电路,C1、C2、C3 和 C4 完成滤波功能,稳压电路采用三端稳压集成芯片来实现。四、功能说明本实验共完成三项功能: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,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

10、 分为大于 250,200-250,150-200,小于 150 共四个档位进行判断, 属于哪个档位时,相应的指示该档位的发光二极管亮,显示 值的范围。当 值超过 250 时报警点路中的发光二极管能闪烁报警。发光二极管工作应分为四个档位:A 档(250) 将电路连好并通上直流电源,通过改变电位器阻值大小观察发光二极管的工作情况,并记录跳变工作电压大小。档位 理论电压 实际电压A 档 12.0V 12.0VB 档 9.45V 9.47VC 档 8.60V 8.62VD 档 7.75V 7.78V分析可知,理论跳变电压与实际跳变电压存在微小误差,其原因是因为实际元器件无法做到精准,与理论元器件间存

11、在误差。因误差较小,可近似忽略,则可得出结论电路工作正常。五、故障及问题说明首先出现的问题就是,没有查 LM358 的相关知识,傻傻的以为运放都一样,按照uA741 的连接方式,结果发现不对,当查了资料之后才发现自己的知识是多么少,以后一定要勤于查看资料,多多学习课外的知识。在检验不同 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。经调试改变适当的电阻重搭电路后,四个二极管终于分别能亮了,但是这个时候用的是 10k 的滑动变阻器,经过老师的指导教诲,我们将每一个档位的电阻值再次准确化;终于,我们运用 1k 的滑阻器也能够完成

12、四个灯都亮的要求,这也是我们小小的成就感。还有就是开始使用的稳压管,稳压电压过于高,不符合四个放大倍数的电压档位要求,之后我们去掉了稳压管,换了基极电阻,之后完成了实验要求。检测测量不同 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 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。 六、总结和结论这学期的电子电路实验与上学期有很大的不同,在没有既定套路的情况下完成实验。从最初的查资料、插电路板,到现在已能完成拓展要求,这学期的电路实验,让我感慨颇多。这次电路实验教会我最多的不是学术知识,而

13、是面对工科学习的一种态度。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 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。进一步地增强了设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。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:三极管放大倍数检测电路, 是一个恒定值,这也

14、是检测电路的关 键,放大倍数beU值与电压输出值输出的 是呈线性变化的;CV标准电阻的介入是为了与输出的 做比较,实现 值测量的,所以 电阻值需要经实C际的测定;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,1K 已经可以满足该条件;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。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!实际电路中要尽量减少导线的接入,避免产生干扰;当电路发生问题时,应首先断电源,在认真检查电路,若查找不到原因,则需要通过万用表检测个点处的电压/电流值,以确

15、定是否短路或有元器件烧毁。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!七、实验原理图原理图(没有电源):PCB 板图:反色后:八、所用元器件及测试仪表清单元器件:集成运算放大器 LM358(3 个)555 定时器(1 个)发光二极管(6 个)电位器(1 个)被测三极管(若干)电阻电容(若干)测试仪表:直流稳压电源(12V)万用表示波器参考文献:北京邮电大学电路中心, 电子电路综合设计实验教程 ,2010 年刘宝玲等, 通信电子电路 ,高等教育出版社,2006 年关于 LED 发光管的参考资料,网页搜索关于 LM358 的内部结构以及晶体三极管的相关知识,网页搜索

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