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1、北京邮电大学电子电路综合实验报告课题名称：晶体管放大倍数 检测电路 的设计与实现 学院：信息与通信工程学院 班级： 姓名： 学号： 班内序号：2015,4,26摘要：本实验三极管根据不同的连接方法可以构成电压、电流、功率等放大电路，并且 不同的三极管有不同的放大能力，一般三极管分为PNP和 NPN 两种类型。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电流流向相反判断三极管类型，再利用三极管的电 流分配特性， 将的测量转化为对三极管电流的测量， 再通过电阻转换称电压信号 的测量，同时实现对档位的手动调节，并利用比较器的原理，
2、实现档位的判断。实 在电路的值检测。关键词 ： 类型判别 档位检测 闪烁一、实验设计任务要求：1. 基本要求： 设计一个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。系统电源 DC12V。 电路能够检测出 NPN、 PNP三极管的类型 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 用发光二极管来指示被测三极管的值属于哪一个档位 在电路中可以手动调节四个档位值的具体大小 当值超出 250 时能够光闪报警2. 提高要求： 电路能够将 PNP 型三极管放大倍数分为大于 250、 200250、15020
3、0、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 三极管档位的判断可以通过手动或自动切换。二、实验设计思路及总体结构：由实验任务要求里的判别和检测三极管放大倍数，将该系统分成三大模块设计，分别为类型判别电路、档位检测显示电路、报警电路，结构图如图所示：三、所用元器件以及所用的仪表清单：测试仪表：所用元器件：器件名称型号数目用途集成运算放大器LM358N2提供电压比较功能计时器NE555N1形成多谐振荡器，产生闪烁信号三极管80502检测电路的正确性85502电容1uf1在振荡电路中构成一定频率的 振荡0.1uf1在振荡电路中滤除谐波导线若干连接电路电
4、阻51043.311.124.51270K143013.9K11K1放光二极管6指示电路此实验中 NPN管采用的是 8050，PNP管采用的是 8550，发光二极管可供选择有红、黄、绿三种颜色。查得这两种三极管及发光二极管的工作特性如下：三极管S8550 (500mA) SOT -23 3000PCS/ 卷 ，S8050 (500mA) SOT -23 3000PCS/ 卷 S8550 (800mA) SOT -23 3000PCS/ 卷 ，S8050 (800mA) SOT -23 3000PCS/ 卷 SS8550 (1.5A) SOT -23 3000PCS/ 卷 ，SS8050 (1.
5、5A) SOT -23 3000PCS/ 卷 其中 8050 和 8550 放大倍数在 100350 左右，一般不超过 400 ，耐压 30V 。发光二极管 超亮发光二极管主要有三种颜色，三种发光二极管的压降都不相同，具体压降参考值如下：红色发光二极管的压降为 2.0-2.2V 黄色发光二极管的压降为 1.8 2.0V 绿色发光二极管的压降为 3.0 3.2V 正常发光时的额定电流约为 20mA。LM358 芯片其原理图如下：LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电 源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源 电流与电源电压
6、无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单 电源供电的使用运算放大器的场合。芯片在电路中的应用：芯片的管脚 1、2、3在电路中构成一个前置放大器其中 1管 脚为输出， 2、3管脚为输入管脚（ 2 为负，3 为正）；芯片的第 4和第 8管脚为电压输 入管脚在本电路中具体应用是分别输入 -12V 和+12V电压；而芯片的 5、6、7三个管脚 又够成了一个放大电路其中第 7管脚为输出脚，第 5和 6第管脚为输入管脚（6为负，5 为正）；虽然两个放大器都集中在一块芯片上，但构成两个放大器的管脚之间又是相互 独立的。NE555芯片555 定时器是模拟 数字混合式集成电路，利用它可以方
7、便地构成脉冲产生、整形 电路和定时、延时电路。具有功能强，使用灵活、方便等优点，在数字设备、工业控制、 家用电器、电子玩具等许多领域都得到了广泛的应用。555 定时器的电路结构及其功能下图为 555 定时器的内部逻辑电路和外引脚图，从结构上看， 555 电路由 2 个比 较器、1 个基本 RS 触发器、 1 个反相缓冲器、 1 个集电极开路的放电晶体管和 3 个 5k 电阻组成分压器组成。其内部电路如下：1. 模拟功能部件 电阻分压器Vcc 经 3 个 5K 电阻分压后提供基准电压：当不外接固定电压 Vcc时， UR1=2/3Vcc ，UR2=1/3Vcc 。 当外接固定电压 Vcc时， UR
8、1=Vcc ， UR2=1/2Vcc 。压比较器 C1 和 C2比较器 C1:TH （阈值输入端）基准电压 UR1 时，输出 UC1=0 ，否则为 1 比较器 C2:/RT（触发输入端） 2/3V CC1/3V CC10导通1/3V CC1保持保持1/3V CC11截止将 555 定时器外接一些电阻、 电容和其他器件就可以组成多种电路。 用 555 定时器可 方便地组成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器，并可组成各方面的应用电路。其外引脚图如下：各引脚的功能：1 号引脚接地端，电路正常工作时，该引脚接地。2 号引脚低触发端，是比较器 A2 的同向输入端。3 号引脚输出端，电路产生或者变换的
9、波形从这里输出。4 号引脚复位输入端，不管其它输出端的状态怎么样，只要在这个引脚上输入低电 平，输出就立即被置为低电平。A1、A2 的参考电5 号引脚电压控制端，该引脚外接一个参考电源，可以改变比较器 压。6 号引脚高触发端，是比较器 A1 的反向输入端。7 号引脚放电端，也可以用作集电极开路输出端。8 号引脚电源输入端，电路正常工作时，该引脚接正电源。若将 NE555 连接成多谐振荡器时，其引脚连接方式及输出波形如下图：四、分块电路和总体电路的设计及 multsim 仿真原理图：、三极管类型判别电路的设计设计此电路是根据 NPN 型和 PNP型三极管的电流流向相反，也即正常工作时 CBE 极
10、的电位高低不同来判别，并通过发光二极管来显示判别结果。规定一个连接方式，从 上到下分别为 CBE极，通过发光二极管的亮（此时三极管为NPN 型）和灭（这时三极管为 PNP型）来判别三极管的类型。 三极管的基本放大电路连接方式一般有共射、 共集 以及共基三种基本放大电路，而满足以上条件的连接方式只有共集放大电路。此判别电路的工作原理为：当三极管从上至下都以 CBE 方式接入时， NPN 发射 极正偏，集电极反偏，可以正常工作，发光二极管亮；而 PNP 则为发射极反偏，集电 极正偏，无法正常工作，发光二极管灭，以此判别接入的三极管是 NPN 还是 PNP 型。 此模块电路各参数的设计： 如果只考虑
11、电路的判别功能而忽略对下一级电路的影响， 电 路中各参数所需要满足的要求只需要接入 NPN 时三极管能正常工作，并且满足三极管 放大倍数从小于 150 到大于 250 时（为电路安全取 400 倍做计算参考） 电路能够安全地 工作即可（主要是满足发光二极管的额定工作电流以及三极管要工作在放大区） 。首先设定基极电流， 由判别电路图及三极管工作特性可知，三极管按此电路工作 时基极电流 IB=（VCC-VBE- VLED）/RB,其中 VCC=12V, VBE取0.7V, VLED取 2.1V。再由发光二极管额 定工作电流的限定可得出不等式 IB=（12-0.7-2.1）/R120mAR1 *9.
12、2/20mAR1 184k IB 50uA为计算方便取安全基极电流 IB=40uA 此时可确定 RB=330 k由 VLED取绿色发光二极管。为使三极管工作在放大区，不在饱和状态下工作，RC 上的压降RC maxIB 12-2.1-0.7RC920，取 RC=500备用。为使 RC可以灵活调节，在 RC上串联一个 1K的电位器备用。（为后一级档位调节做前提） 至此，三极管类型判别电路及参数设计完毕。参数为 RB=330 kRC=500，发光二极管用绿色 、档位检测显示电路的设计设计档位检测电路主要由不同三极管的放大倍数不同导致放大电流不同，从而 通过电阻将改变的电流信号转换为电压信号的变化输出
13、， 再通过电压比较器实现电压信 号的比较检测输出。具体原理如下，在检测电路电路中，如果接入 NPN 型三极管，则三极管正 常工作，其中基极电流由上一级电路讨论确定为IB=40uA，则三极管集电极电压通过 RC的降压而变为 VC=Vcc-ICRc=VCC-IBRC=12- 由上式可以看出，由于 IB 为定值，通过三极管电流分配关系将 IC转换为 IB，再通过 RC 的降压将电流改变信号转换为电压改变信号，电压VC 将随变化而变化，从而将转换为电压量，便于进行档位的测量。由于需要检测的档位分为大于 250、200250、 150200、小于 150 四个档位，这就需要 检测三个电压改变量， 分别为
14、 150 倍时， 200 倍时和 250 倍时 VC的临界电压，故只需要 三个比较器加四个发光二极管即可完成指标。电压比较器是利用 LM358 中的集成双运放实现，其工作原理是在运放的同相输入 端（输入端，其输出电压与此端电压同相）或异相输入端（输入端，其输出电压与 此端电压反向）接一固定的参考电压，当作参考电压（门电压） 。当另一个输入端的输 入电压小于参考电压时，输出以参考电压一端为准，当输入电压大于参考电压时，输出 跳变为以另一端输入为准， 从而构成电压比较器， 通过检测输出电压反向与否可以判别 另一端输入与参考电压的大小。利用这种特性，就可以通过在三个运放的一个输入端（本实验用的是输入端）接 入不同的参考电压（三个 VC 的临界电压），再通过检测哪一个运放的输出端反向（通过 发光二极管来直接表现）来判别 VC 的大小范围，从而判别三极管放大倍数的范围
