电子电路综合设计报告

电 子 测 量 与电子电路实验

——简 易 晶 体 管 放

大 倍 数 β检 测 电 路

院系：电子工程学院

晶体管放大倍数 β检测电路的设计与实现 一， 电子工程学院

随着电子测量的不断发展，三极管在集成电路中的应用极为广泛，对于三极管的特性也有着不同的需求，由于工艺等个方面的不同，晶体管的方大倍数也有区别。

在大学的电路实验中，我们用到了8050和8550两类三极管，本实验的目的是实现对这两类晶体管放大倍数的测定。实验电路由三极管类型判别电路、三级管放大倍数档位判断电路(利用电压比较器)、显示电路和报警电路四部分构成。旨在通过实验电路大致判断出三极管的型号以及放大倍数的大概范围，分别实现三极管类型判断、档位

判断、显示放大倍数和报警提示等功能。同时通过protel设计软件设计β检测电路的PCB project. 二 ，关键词：

晶体管 β检测电路 电压比较器 protel设计软件 三， 设计任务要求： 1.基本要求

a)设计一个简易的晶体管放大倍数检测电路，该电路能够实现对

放大倍数值大小的初步测定

1）电路能够测出NPN,PNP三极管的类型

2）电路能将NPN晶体管的值分别为大于250，大于150小于

250，大于90小于150和小于90共四个档位进行判断。 3）用发光二极管指示被测三极管的放大倍数在哪一个档位 4）在电路中可以用手动调节四个档位值得具体大小 5）当值大于250时可以光闪报警 2.扩展要求

a) 电路能将PNP晶体管的值分别为大于250，大于150小于250，

大于90小于150和小于90共四个档位进行判断在电路中可以用手动调节四个档位值得具体大小。

b)NPN,PNP三极管的档位的判断可以通过手动或自动切换

四，设计思路及总体结构框图： 1.设计思路

简易双极性三极管放大倍数检测电路由三极管类型判别电路、三级管放大倍数档位判断电路、显示电路和报警电路四部分构成。 1)三极管类型判别电路:

利用NPN和PNP型三极管的电流流向反向的特性，判别三

极管类型是NPN还是PNP型。 2)三级管放大倍数档位判断电路：

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，同时实现对档位的手动调节，并利用电压比较器的原理实现档位的判断。 3)显示电路：

利用发光二极管把测量结果显示出来。 4)报警电路：

当所测三极管的值超出测量范围时，能够进行报警提示。 2. 总体结构框图

三极管类型判别电路 三级管放大倍数档位判断电路 显示电路 报警电路 五，分块电路及总体电路的设计： 1.分块电路设计 1)三极管类型判别电路 ①原理：

由于NPN和PNP型三极管的电流流向相反，当两种三级管电路结构且连接方式相同的时候，必有一个管子不能导通。从而应设计不

导通时指示发光二极管不亮。即通过二极管的亮灭，判断三极管极性。 图左电路连接为NPN三极管（集电极接上端，发射极接下端），NPN型三极管接入，发光二极管发亮；而PNP型接入则不亮，只有将它翻转连接才能使电路工作。

②设计电路：

NPN型

PNP型

2)三极管放大倍数档位测试电路 ①原理：

当电路中接入NPN型三极管的时候，电路中电流电压的表达式为： IB=（VCC-VBE-VLED-VD1）/R1=(12V-0.7V-0.7V-VLED)/R1 VC=VCC-ICR2=VCC-IBR2

由上式可以看出，由于R1为给定电阻，则IB为定值。通过三级管电流分配关系将IC转换为IB，则电压VC随的变化 而变化。这就把转化为电压量，便于进行档位的测量，而且由于R2为可变电阻，即可以手动调节VC的值，这样也就可以手动调节档位值。

三极管放大倍数档位测试电路的核心部分是由运算放大器构成的比较器电路。其工作原理是通过运算放大器的同向输入端的电阻分压得到四个标准电压值，再通过由前级电路的输入进行比较，从而判断不同的档位。规则如下：如果VC大于标准电压值，则输出低电平；如果VC小于标准电压值，则输出为高电平。 ②参数设计 由实验指导可知

IB=（VCC-VBE-VLED-VD1）/R1

由LM358元件的参数表，应设VCC12V，根据晶体管性质可知

VBE0.7V，通过万用表测得稳压管两端电压VD1=0.7V，又通过翻阅

相关资料知VLED=2V，为了防止输出电流过大，在元件箱中选择

R1200K，则

IB=(VCC-VBE-VLED-VD1)/R1=（12V-0.7V-0.7V-2V）/200K=0.043Ma 又因为VC=VCC-ICR2=VCC-IBR2，所测得值应分为以下几个档位：

<90, 90<<150, 150<<250, 及>250 通过电路中二极管灯亮与灭判定所测值。

当＝90时，此时IC＝3.87mA，由的测量范围，再取

R2=0.68K，可算得以下数据：

=90 ：VC=12V-IBR2=12V-90*0.043*0.68=9.368V

=150：VC =12V-IBR2=12V-150*0.043*0.68= 7.614V

=250: VC=12V-IBR2=12V-250*0.043*0.68=4.69V

<90: VC>9.368V

90<<150: 7.614V250: VC<4.69V 3) 显示电路 ①原理：

显示电路时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B值属于哪一个档位，达到了显示的作用。 ②参数设计：

从资料查得：普通发光二极管的正向饱和压降为１．６Ｖ～２．１Ｖ, 正向工作电流为５～２０ｍＡ。为避免发光二极管容易被烧毁，所以要加限流电阻，分别设计组织如下：

R7=R8=R9=

R10=1K

4) 报警电路 ①原理：

报警电路在250时工作，此时LED6灯亮。报

图4 报警电路

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，可控制NE555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。

2.总体电路设计 电路图如下：

六，所实现的功能说明：

1. 基本要求

本实验的基本要求在此次实验中已经全部实现，并且已经通过实物连接，完成了本实验的基本功能（三极管类型检测和放大倍数的估测）。

2.PROTEL电路图如下：

2. 测试数据如下：

R1=200K,R2=0.68K,R3=2.7K,R4=2K,R5=3K,R6=4.7K,R11=10K,R7=R8=R9=R10=R12=R13=1K,C1=10uF,C2=0.01Uf 电源VCC=12V 发光二极管开启电压2V; 稳压管两端电压为0.7V 滑动变阻器RP=0K VBE=0.7V IB=0.043mA

<90: VC>9.368V 90<<150: 7.614V250: VC<4.69V 当NPN分别为以下值时：

=72 IC=3.060mA, VC=9.89V, LED2,3亮 =106 IC=4.572mA， VC=8.83V,LED2,4亮 =217 IC=9.306mA，VC=5.58V,LED2,5亮

=285 IC=12.125mA, VC=3.581V,LED2,6亮，LED1闪烁

七， 故障及问题分析：

1在连接按电路图连接电路之后，显示电路中四个灯都亮，三级管判别电路灯正常发亮。分析其中原因，是因为LM358未起作用，使四个LED等同于直接连在电源两端，检查LM358是否接触不良。 2实验中，刚接好电路后发现报警电路的报警灯发亮但不闪烁，分

析其中原因，可能是因为此处接的电阻过大，可以尝试下换个小电阻。

总结和结论：

这是我们第一次自主设计的电路，它不仅需要我们动手操作的能力，更注重我们的研究问题，分析问题，解决问题等能力。在这次实验中我深深地感受到了理论与实际的差距。。

本次实验是对晶体管放大电路的测定与实现，它是通过使用电压比较器比较输出的VC与标准电压来间接测量的，这种将直接问题转变为间接来实现的方式，是在电路测量中非常重要的一种思路，值得我们在以后的各个方面借鉴使用。 通过本实验，可以得到如下几个结论：

1.三极管放大倍数检测电路，UBE是一个定值约为0.7V，这也是检测电路的关键，放大倍数值与电压输出值VC是呈线性变化的。 2.标准电阻的介入是为了与输出的VC做比较，实现值测量的，所以电阻值需要经实际的测定，不能用标称值。 3. 1K限流电阻的作用是防止发光二极管被烧毁

八， PROTEL绘制的原理图

a) .ＮＰＮ型三极管放大倍数检测电路

十，所用原件及测试仪表清单：

元件或测试仪表 LM358 NE555 发光二级管 晶体管 直流电源 电阻、电容 电路板 导线 万用表 电位器

数量 2 1 6 4（NPN型）2（PNP型） １个 若干 1块 若干 １个 1个