電子電路實驗報告 電子電路實驗報告(檢測電路的設(shè)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(shè)計與實現(xiàn) 院系：信息與通信工程學(xué)院班級： 08119班 姓名： 鄧威 學(xué)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(shè)計與實現(xiàn)學(xué)院:信息與通信工程學(xué)院班級:08119班姓名:鄧威學(xué)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(yīng)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(xué)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(gòu)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(shè)計等功能。同時通過protel設(shè)計軟件設(shè)計檢測電路的pcb project。關(guān)鍵字：放大倍數(shù)，檔位判斷電路，顯示電路，報警電路。二、實驗?zāi)康摹?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(shè)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(gòu)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(zhuǎn)換為對三極管電流的測量，并實現(xiàn)對檔位的手動調(diào)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(jié)果顯示出來。報警電路的功能是當(dāng)所測三極管的值超出測量范圍時，能夠進(jìn)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(shè)計任務(wù)要求及原理電路。1.基本要求：設(shè)計一個簡易晶體管放大倍數(shù)檢測電路，該電路能夠?qū)崿F(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?qū)pn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(jìn)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(diào)節(jié)四個檔位值的具體大小。（5）當(dāng)超出250時能夠閃爍報警。設(shè)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?qū)np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(jìn)行判斷，并且能夠手動調(diào)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(shè)計思路及總體結(jié)構(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)化為對三極管電流的測量，同時實現(xiàn)對檔位的手動調(diào)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(jié)果顯示出來。（4）報警電路： 當(dāng)被測三極管的值超過250時，進(jìn)行報警提示

6、。（5）電源電路：利用交流電源（）轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)框圖:4.分塊電路和總體電路的設(shè)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(dāng)兩種三極管按圖中電路結(jié)構(gòu)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(dǎo)通，從而發(fā)光二極管亮。pnp 型三極管無法導(dǎo)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(zhuǎn)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(dá)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(guān)系將ic 轉(zhuǎn)換為ib，則電壓vc 將隨 變化而變化，這就把轉(zhuǎn)換為電壓量，便于進(jìn)行不同檔位的測量。而且由于r2 為可變電阻，即可手動調(diào)節(jié)vc 的值，也就可以手動調(diào)節(jié)擋位值。當(dāng)電路接入pnp 型三極管時，電路中的電流電壓表達(dá)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(diào)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(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圖中的輸出端vc或ve；而運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)電壓值。這樣通過vc或ve的測量值進(jìn)行比較就可以把值分為四個檔位，同時根據(jù)比較的結(jié)果，如果測量值大于標(biāo)準(zhǔn)電壓值，則輸出為低電平；如果測量值小于標(biāo)準(zhǔn)電壓值，則輸出為高電平。參數(shù)設(shè)計：由實驗指導(dǎo)可知由lm358元件的參數(shù)表，應(yīng)設(shè)vcc = 12v，根據(jù)晶體管性質(zhì)可知vbe = 0.7v，又通過翻閱相關(guān)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(yīng)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(dāng)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(yùn)算放大器輸出的高低電平，發(fā)光二極管產(chǎn)生亮和滅，這樣就清楚地知道值屬于哪一個檔位，達(dá)到了顯示的作用。這里需要注意的是，運(yùn)算放大器的輸出電流要與發(fā)光二極管的驅(qū)動電流匹配，如果運(yùn)算放大器的輸出電流過的就要串接限流電阻；如果運(yùn)算放大器的輸出電流過小就要介入晶體管進(jìn)

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(shè)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(gòu)成的振蕩信號產(chǎn)生電路構(gòu)成。當(dāng)晶體管放大倍數(shù)超出250的檢測范圍時，與其檔位相對應(yīng)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(jìn)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(shè)計參數(shù)。附：555集成電路引腳排列。5.參數(shù)設(shè)計及功能實現(xiàn)。（1）參數(shù)設(shè)計：如前所述，r1設(shè)為330k，r2設(shè)為600，便于調(diào)節(jié)；分壓電路中，四個電阻的阻值r3、r4、r5、r6分別設(shè)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(dāng)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(dāng)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?qū)pn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(jìn)行判斷，屬于哪個檔位時，相應(yīng)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(diào)節(jié)電位器的值來改變vc的值，即手動調(diào)節(jié)四個檔位值的具體大小。當(dāng)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(dá)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(yùn)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(nèi)，所以在實際實驗中還是得到了符合實驗要求的結(jié)果。七、故障及問題分析。（1）連好電路后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)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(diào)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(diào)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(dá)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(dǎo)致了pnp反向?qū)?，從而使指示燈有了微弱的亮光。八、實驗總結(jié)與結(jié)論。這是一次通過自主設(shè)計，自主調(diào)節(jié)的綜合電子電路實驗，同時這次實驗也是大學(xué)電子電路實驗里最復(fù)雜的

17、一次實驗了。通過對這次實驗自己親身的設(shè)計，思考，操作。有設(shè)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(xué)到了很多新的知識，認(rèn)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(yīng)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(fù)等等。在本次實驗中的計算機(jī)仿真部分，我學(xué)習(xí)了新的軟件dxp。并動手用該軟件繪制了電路圖和pcb版，進(jìn)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(yīng)用，這對于我以后設(shè)計其他的電子電路實驗和進(jìn)行其他科目的實驗都有很大幫助作用?？偟膩碚f，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