電子電路實驗報告 電子電路實驗報告(檢測電路的設計與實現(xiàn))

1、電子電路實驗報告電子電路實驗報告晶體管放大倍數(shù)檢測電路的設計與實現(xiàn) 院系：信息與通信工程學院班級： 08119班 姓名： 鄧威 學號： 08210565 班號： 15號電子電路實驗報告晶體管放大倍數(shù)檢測電路的設計與實現(xiàn)學院:信息與通信工程學院班級:08119班姓名:鄧威學號:08210565(15號)一、摘要。隨著電子測量的不斷發(fā)展，三極管在集成電路中的應用極為廣泛，對于三極管的特性也有著不同的需求，由于工藝等個方面的不同，晶體管的放大倍數(shù)也有區(qū)別。在大學的電路實驗中，我們用到了8050和 8550 兩類三極管，本實驗的目的是實現(xiàn)對這兩類晶體管放大倍數(shù)的測定。實驗電路由三極管類型判別電路、三級

2、管放大倍數(shù)檔位判斷電路(利用電壓比較器)、顯示電路、報警電路和電源電路五部分構成。旨在通過實驗電路大致判斷出三極管的型號以及放大倍數(shù)的大概范圍，分別實現(xiàn)三極管類型判斷、檔位判斷、顯示放大倍數(shù)、報警提示、電源電路設計等功能。同時通過protel設計軟件設計檢測電路的pcb project。關鍵字：放大倍數(shù)，檔位判斷電路，顯示電路，報警電路。二、實驗目的。1加深對晶體管值意義的理解。2了解掌握電壓比較器的實際使用。3了解發(fā)光二極管的使用。4提高電子電路綜合設計能力。三、實驗原理。簡易晶體管放大倍數(shù)檢測電路由三極管類型判別電路，三極管放大倍數(shù)檔位判別電路，顯示電路，報警電路和電源電路五部分構成。三極

3、管類型判別電路的功能是利用npn型和pnp型三極管電流流向相反的特性，通過判斷發(fā)光二極管亮滅判斷三極管的類型是npn型還是pnp型。三極管放大倍數(shù)檔位判別電路的功能是利用三極管的電流分配特性將的測量轉換為對三極管電流的測量，并實現(xiàn)對檔位的手動調節(jié)，并利用比較器的原理，實現(xiàn)對檔位的判斷。顯示電路的功能是利用發(fā)光二極管將測量結果顯示出來。報警電路的功能是當所測三極管的值超出測量范圍時，能夠進行報警提示。電源電路的功能是為各模塊電路提供直流電源。四、設計任務要求及原理電路。1.基本要求：設計一個簡易晶體管放大倍數(shù)檢測電路，該電路能夠實現(xiàn)對三極管值大小的初步判斷。（1）電路能夠檢測出npn、pnp三極

4、管的類型。（2）電路能夠將npn型三極管放大倍數(shù)分為大于250，200-250，150-200，小于150共四個檔位進行判斷。（3）用發(fā)光二極管來指示被測電路的值屬于哪一個檔位。（4）在電路中可以手動調節(jié)四個檔位值的具體大小。（5）當超出250時能夠閃爍報警。設計該電路的電源電路（不要求實際搭建），用protel軟件繪制完整的電路原理圖（sch）及印制電路板圖（pcb）。2.提高要求：（1）電路能夠將pnp型三極管放大倍數(shù)分為大于250，200-250，150-200，小于150共四個檔位進行判斷，并且能夠手動調節(jié)四個檔位值的具體大小 npn,pnp三極管檔位的判斷可以通過手動或自動切換。（2

5、）protel軟件繪制該電路及其電源電路的印制電路版圖（pcb）。3.設計思路及總體結構框圖。簡易雙極性三極管放大倍數(shù)檢測電路由三極管類型判別電路、三級管放大倍數(shù)檔位判斷電路、顯示電路、報警電路和電源電路五部分構成。（1）三極管類型判別電路: 利用npn和pnp型三極管的電流流向反向的特性，判別三極管類型是npn還是pnp型。（2）三級管放大倍數(shù)檔位判斷電路：利用三極管的電流分配特性，將 的測量轉化為對三極管電流的測量，同時實現(xiàn)對檔位的手動調節(jié)，并利用電壓比較器的原理實現(xiàn)檔位的判斷。（3）顯示電路： 利用發(fā)光二極管把測量結果顯示出來。（4）報警電路： 當被測三極管的值超過250時，進行報警提示

6、。（5）電源電路：利用交流電源（）轉換為直流電源（），為各模塊電路提供直流電源。圖1 簡易雙極性三極管放大倍數(shù)檢測電路的總體框圖總體結構框圖:4.分塊電路和總體電路的設計。（1）晶體管類型判斷電路：圖2 三極管類型判別電路和放大倍數(shù)測量電路如圖2，由于npn 型與pnp 型二極管的電流流向相反，當兩種三極管按圖中電路結構且連接方式相同時（即集電極接上端，發(fā)射極接下端），則npn 型三極管導通，從而發(fā)光二極管亮。pnp 型三極管無法導通，發(fā)光二極管不亮。因此通過發(fā)光二極管的亮或滅，即可判定三極管的極性。并且將pnp 型三極管翻轉連接（即集電極接下端，發(fā)射極接上端），電路即可正常工作。電路接入np

7、n 型三極管時，電路中的電流電壓表達式為：ib=(vcc-vbe-vled)/r1=(12v-0.7v-vled)/r1vc=vcc-icr2=vcc-ibr2由上式可以看出，由于r1 為給定電阻，則ib 為定值。通過三極管電流分配關系將ic 轉換為ib，則電壓vc 將隨 變化而變化，這就把轉換為電壓量，便于進行不同檔位的測量。而且由于r2 為可變電阻，即可手動調節(jié)vc 的值，也就可以手動調節(jié)擋位值。當電路接入pnp 型三極管時，電路中的電流電壓表達式為：ibr2+0.7v=ibr1 ve=vcc-icr2=12v-ibr2同樣，電壓ve將隨變化而變化，同時也可以通過r2調節(jié)檔位值。三極管放大

8、倍數(shù)檔位判斷電路其核心部分是由運算放大器構成的比較器電路。所有運算放大器的反相輸入端連接圖中的輸出端vc或ve；而運算放大器的同相輸入端通過電阻對電源電壓分壓，得到四個標準電壓值。這樣通過vc或ve的測量值進行比較就可以把值分為四個檔位，同時根據(jù)比較的結果，如果測量值大于標準電壓值，則輸出為低電平；如果測量值小于標準電壓值，則輸出為高電平。參數(shù)設計：由實驗指導可知由lm358元件的參數(shù)表，應設vcc = 12v，根據(jù)晶體管性質可知vbe = 0.7v，又通過翻閱相關資料知vled = 1.5v，為了防止輸出電流過大，在元件箱中選擇r1=330k，則ib=(vcc-vbe-vled)/r1=(1

9、2v-0.7v-vled)/r1=0.03ma又因為vc=vcc-icr2=vcc-ibr2，所測得值應分為以下幾個檔位：<100, <150, <200, <250, 及>250通過電路中二極管燈亮與滅判定所測值。當50時，此時c1.5ma，由的測量范圍，再取r2 = 600，可算得以下數(shù)據(jù)： < 100: vc >12v - ibr2 = 10.8v； = 100：vc = 12v -ibr2 = 10.8v；100 < <150: 10.2v < vc < 10.8v； = 150：vc = 12v -ibr2 = 10.

10、2v； = 200：vc = 12v -ibr2 = 9.6v； = 250：vc = 12v -ibr2 = 9.0v；150 < <200：vc > 9.6v；200 < <250：vc > 9.0v； > 250：vc < 9.0v。（2）顯示電路：顯示電路是通過發(fā)光二極管來實現(xiàn)的。通過運算放大器輸出的高低電平，發(fā)光二極管產生亮和滅，這樣就清楚地知道值屬于哪一個檔位，達到了顯示的作用。這里需要注意的是，運算放大器的輸出電流要與發(fā)光二極管的驅動電流匹配，如果運算放大器的輸出電流過的就要串接限流電阻；如果運算放大器的輸出電流過小就要介入晶體管進

11、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。從資料查得：普通發(fā)光二極管的正向飽和壓降為, 正向工作電流為。為避免發(fā)光二極管容易被燒毀，所以要加限流電阻，分別設計組織如下：r o1 = r o2 = r o3 = ro4 = 1k在不同的比較點分別與發(fā)光二極管串聯(lián)。圖4 報警電路附：小封裝發(fā)光二極管典型參數(shù)。（3）報警電路：報警電路主要是由ne555集成電路構成的振蕩信號產生電路構成。當晶體管放大倍數(shù)超出250的檢測范圍時，與其檔位相對應的比較器將會輸出高電平，采用該高電平作為ne555集成電路的供電電源，可控 555集成電路的輸出端輸出高低電平變化的振蕩信號

12、，以此控制發(fā)光二極管呈現(xiàn)閃爍狀態(tài)，進行光閃爍報警。閃爍周期t=0.7(r1+r2)c1占空比d=r2/（r1+2r2）原理：報警電路在>250時工作，此時led6亮。 為了使發(fā)光二極管閃爍，由公式設計參數(shù)。附：555集成電路引腳排列。5.參數(shù)設計及功能實現(xiàn)。（1）參數(shù)設計：如前所述，r1設為330k，r2設為600，便于調節(jié)；分壓電路中，四個電阻的阻值r3、r4、r5、r6分別設為6k、2k、6k、10k；其他參數(shù)參照課本中的數(shù)據(jù)。（2）功能實現(xiàn)：電路能正確的判斷三極管的類型（npn型和pnp型），當三極管為8050（npn型）時，類型判別電路中的發(fā)光二極管能正常發(fā)光，當三極管為8550

13、（pnp型）時，類型判別電路中的發(fā)光二極管不能發(fā)光。電路能夠將npn型三極管放大倍數(shù)分為大于250，200-250，150-200，小于150共四個檔位進行判斷，屬于哪個檔位時，相應的指示該檔位的發(fā)光二極管亮，顯示值的范圍。通過手動調節(jié)電位器的值來改變vc的值，即手動調節(jié)四個檔位值的具體大小。當值超過250時報警點路中的發(fā)光二極管能閃爍報警，并且加上喇叭后還能發(fā)出一定頻率的報警聲。五、用protel軟件繪制的電路原理圖。（1）總體電路：（2）pcb版圖：（3）3d圖：背面：六、實驗數(shù)據(jù)處理及分析。（1）實驗數(shù)據(jù)：<150比較器1v+=10.18v輸出低電平燈1亮v-=11.62v150&

14、lt;<200比較器1v+=10.17v輸出高電平 燈2亮v-=9.76v比較器2v+=9.45v輸出低電平v-=9.76v 200<<250比較器1v+=10.17v輸出高電平 燈3亮v-=9.53v比較器2v+=9.45v輸出高電平v-=9.31v比較器3v+=8.86v輸出低電平v-=9.31v>250比較器3v+=8.86v輸出高電平燈4亮，警報器亮v+=8.53v（2）實驗數(shù)據(jù)分析:從上面的實際實驗測量得到的數(shù)據(jù)和用dxp軟件模擬得到的數(shù)據(jù)相比較，可以看出還是有一定的出入的，也就是說實驗數(shù)據(jù)和模擬實驗的數(shù)據(jù)并不是完全一致，但是實驗的現(xiàn)象都較好的達到了，實際實驗

15、搭出來的電路板符合了實驗的要求。以下是我分析的幾點原因：1、 模擬的實驗是在理想的情況下運行的，也就是說不要考慮外界的各種干擾。2、 在實際實驗中有很多的電阻和其他的原件有的是沒有符合的要求值，有的是有一定的誤差，這些都造成了數(shù)據(jù)的不同。3、 但是由于數(shù)據(jù)相差在實驗允許的范圍內，所以在實際實驗中還是得到了符合實驗要求的結果。七、故障及問題分析。（1）連好電路后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調節(jié)電位器，始終是第一個led發(fā)亮，而其他的led都不亮。檢查了電路發(fā)現(xiàn)電路的連接沒有問題后，就像是不是有參數(shù)的問題，最后發(fā)現(xiàn)是參數(shù)選擇不佳。我的電位器是1k的，但與電位器串聯(lián)的電阻卻為1k，顯然調節(jié)的作用不大，于是我改變了

16、參數(shù)，將r1改為330k，同時將串聯(lián)電阻r2改為600，這樣電位器就起到了調節(jié)的作用。后來為了觀察到更明顯的效果，又將分壓電路的電阻值做了改動，最終達到了滿意的效果。（2）在最后驗證實驗要求的時候，發(fā)現(xiàn)無論是pnp和npn都使指示燈亮了，開始還是以為是電路的問題，可是檢查了電路后還是沒有問題，后來發(fā)現(xiàn)在軟件模擬的電路里有穩(wěn)壓二極管，而在我連得電路里沒有，在按實驗要求連接了穩(wěn)壓二極管后就有了符合要求的現(xiàn)象出現(xiàn)了。這個可能是由于電壓太大導致了pnp反向導通了，從而使指示燈有了微弱的亮光。八、實驗總結與結論。這是一次通過自主設計，自主調節(jié)的綜合電子電路實驗，同時這次實驗也是大學電子電路實驗里最復雜的

17、一次實驗了。通過對這次實驗自己親身的設計，思考，操作。有設計不符合要求的郁悶，有操作中搭電路的煩瑣。但是這一次的實驗卻也給了我很好的鍛煉。它不僅需要我們動手操作的能力，更注重我們的研究問題，分析問題，解決問題等能力。在這次實驗中我深深地感受到了如何將理論原理變?yōu)楝F(xiàn)實的過程。同時，通過這一次實驗我也學到了很多新的知識，認識了lm358和ne555兩個集成芯片，熟悉了它們的功能和在電路中的應用，同時也掌握了一些書本中沒有的小常識，如怎樣判斷l(xiāng)ed的正負等等。在本次實驗中的計算機仿真部分，我學習了新的軟件dxp。并動手用該軟件繪制了電路圖和pcb版，進行了3d仿真。通過自己的實踐，我對于電子電路實驗過程中的各個步驟都有了很深刻的了解和應用，這對于我以后設計其他的電子電路實驗和進行其他科目的實驗都有很大幫助作用。總的來說，雖然這次實驗有一定的難度，但是也讓我受益頗豐！附：（1）元器件清單簡易晶體管放大倍數(shù)檢測電路中使用的電子元器件如下表所示：元件或測試儀表數(shù)量npn、pnp型晶體管若干led發(fā)光二極管6個lm3582個1k電位器1個ne5551個1.00k電阻：6個6.2k電