2022年简易BJTβ检测电路设计方案 .pdf
个人资料整理仅限学习使用沈阳航空工业学院课程设计说明书）简易 BJT检测电路的设计班级 / 学号 6407103-076 学生姓名刘畅指导教师孙 克 梅目录精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用1. 概述 1 2. 方案论证 13.电路工作原理及说明 .23.1三极管类型判别电路 .2 3.2三极管放大倍数 测量电路 .2 3.3三极管放大倍数 的测量 .2 3.4现实电路 .2 4. 电路性能指标的测试2 5. 结论 2 6. 性价比 2 7课设体会及合理化建议2 附录元器件清单3 附录整体电路原理图4 参考文献 5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用简易 BJT检测电路的设计摘要： 本实验是为了能够判别出三极管的类型并能检测出的挡位，设计了一个简易双极型晶体管电流放大系数检测电路。此电路是由三极管类型判别电路，三极管放大倍数测量电路，三极管放大倍数挡位测量电路和显示电路四部分组成。本实验是先利用NPN型和 PNP型三极管的电流流向相反的特性，判别三极管的类型是NPN型还是 PNP型。测量 只要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，同时实现对挡位的手动调节。接着根据比较器的原理实现八个挡位的测量。最后显示电路发挥自己的功能用发光二极管将测量结果显示出来。关键字： 检测电路；比较器；发光二极管1概述电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。第一代电子产品以电子管为核心。四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。电子设备中的电路都是由基本功能电路构成。此实验要求设计一个简易双极性双管放大倍数 判断电路。该电路能够检测出三极管放大倍数的挡位，同时可以通过手动实现对挡位的改变。设计的电路要求至少能将从 0分为8 个档位。能够手动调节8 个档位值的大小。通过点亮发光二极管指示所在的档位。此实验涉及到很多模拟电子技术的知识象三极管如何判断NPN型还是 PNP型，如何测量三极管的放大倍数的测量，同时也利用到了比较器的原理，了解了发光二极管的作用以及 Multisim软件仿真等。象这样的BJT检测电路要求成本尽量最低，在模拟电子实验当中或实际生活当中都能有很大量的应用。可以说是非常的实用。本实验是让我们更加深刻熟悉的掌握一些模拟电子的基本知识，让我们对模拟电子这门课程更加了解并且更加有兴趣。2方案论证设计一个简易双极性三极管放大倍数判断电路。该电路能够检测出三极管放大倍数 的挡位，同时可以通过手动实现对挡位的改变。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用方案一：先利用三极管的电流流向相反的特性通过发光二极管的亮灭来判断出三极管的类型。由于为可变电阻，即可手动调节Vc 的值，把 Vc 接入运算放大器的集电极，然后手动调节Vc 的值就可手动调节挡位值，通过运算放大器输出的高低电平，发光二极管产生亮灭，就可以知道值属于哪个挡位。方案一原理框图方案二：此方案是先利用三极管的电流流向相反的特性通过发光二极管的亮灭来判断出三极管的类型。然后接入专用电压比较器，然后手动调节挡位值，通过专用电压比较器输出与三极管输出电压，就可以知道值属于哪个挡位。此电路成本高。方案二原理框图通过比较，在这里决定选择方案一。3电路工作原理及说明1三极管类型判别电路三极管类型判别电路如图 3所示。由于 NPN型和PNP型三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和灭，即可判定三极管的类型。并且将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。2三极 管放大倍数测量电路三 极 管 放 大 倍 数测 量 电 路 如 图3所 示 。 当 电 路 接 入NPN型三极管时 图3左图），电路中的电流电压表达式为：1）2）由式1）可以看出，由于为给定电阻，则为定值。再由式 2）可以看出，通过三极管电流分配关系将转化为 ，则电压Vc 将随变化而变化，这就把三极管放大倍数挡位测量电路三极管类型判别电路BJT 类型判别电路挡位检测电路挡位指示电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用转化为电压量，便于后面档位的测量。而且由于为可变电阻，即可手动调节Vc 的值，也就可以手动调节档位值。R1300kohm 50%Key = a10K_LINR212VVCCQ12N1711LED_blueLED1R3300kohm 50%Key = a10K_LINR412VVCCQ22N1132ALED_blueLED2图 3 三极管类型判别电路和三极管放大倍数测量电路当电路接入 PNP型三极管时， 图3右图），电路中电流电压表达式为：3） 4 ）由式3）和式 4）可得： 5 ）同理由式 5）可以看出，电压将随变化而变化，同时也可以通过调节档位值。3三极管管放大倍数档位测量电路如图4）中运算放大器和 10k电阻部分电路所示，档位测量电路的核心部分是由运算放大器构成的8个比较电路。所有运算放大器的反相输入端连接图3）中侧量 电路的输 出端Vc或者。而运算放大器的同相输入端通过8个相同阻值的电阻把电源电压分成八等分，分别为 12V、10.5V、9V、7.5V、6V、4.5V、3V和1.5V。这样通过测量值和标准电压值和标准电压值的比较就可以把 值分入 8个挡位；同时根据比较的结果，如果测量值大雨标准电压值，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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用4显示电路如图4中限流电阻和发光二极管部分电路所示，显示电路是通过8个发光二极管来实现的。通过运算放大器输出高低电平，发光二极管产生亮和灭，这样就清楚的知道 值属于哪个挡位，达到了显示的作用。我们要注意的是，运算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大就要串接限流电阻；如果运算放大器的输出电流过小就要接入晶体管进行电流放大。321141U1 ALM 324 J321141U2AL M324J321141U3ALM 324J12VVCC12VVCC12VVCCR11 0k ohmR21 0k ohmR310k oh mR4470 ohmR5470o hmR6470ohmLE D_ b u eL E D1L ED_bueLED2LE D_ b u eLED3图4 三极管放大倍数 挡位测量电路和显示电路4电路性能指标的测试通 过仔 细的 模拟 仿真 电路 ，决 定 采用方 案 一。此电路仿真过 程中选择 了LM324AJ型号的运算放大器， LED型号的发光二极管和型号为2N1711的三极管。本实验先根据三极管的电流流向相反这一特性，通过发光二极管的亮灭便可以断定三极管的类型。接着通过三极管电流分配关系把转换为电压量。并且可通过可变电阻手动调节 Vc 的值，也就可以手动调节挡位值。最后根据运算放大器的反相输入端Vc 的可调值和同相输入端的八个发光二极管的亮灭，就可以知道属于哪个挡位。已知 R=33k, 可测得三极管基极电流=0.0353, 此时滑动变阻器给定值为 2k，根据可算得的数值挡位如下：1. 第一挡位： 030精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用01.059 02.118 9.882Vc12 此时，只有一个运算放大器的同相输入端电压大于反相输入端电压，则在第一档位八个发光二极管中有一个发光二极管亮。2.第二挡位： 30601.0592.118 2.1184.236 7.764Vc9.882 此时，只有两个运算放大器的同相输入端电压大于反相输入端电压，则在第二档位八个发光二极管中有两个发光二极管亮。3.第三挡位： 60902.1183.177 4.2366.354 5.646Vc7.764 此时，有三个运算放大器的同相输入端电压大于反相输入端电压，则在第三档位八个发光二极管中有三个发光二极管亮。4. 第四挡位： 90120 3.1774.236 6.3548.472 3.528Vc5.646 此时，有四个运算放大器的同相输入端电压大于反相输入端电压，则在第四档位八个发光二极管中有四个发光二极管亮。5.第五挡位： 120180 4.2365.295 8.47210.59 1.41Vc3.528 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用此时，有五个运算放大器的同相输入端电压大于反相输入端电压，则在第五档位八个发光二极管中有五个发光二极管亮。6.第六挡位： 150180 5.2956.354 10.5912.708 -0.708Vc1.41 此时，有六个运算放大器的同相输入端电压大于反相输入端电压，则在第六档位八个发光二极管中有六个发光二极管亮。7.第七挡位： 180210 6.3547.413 12.70814.826 -2.826Vc-0.708 此时，有七个运算放大器的同相输入端电压大于反相输入端电压，则在第七档位八个发光二极管中有七个发光二极管亮。8. 第八挡位： 210240 7.4138.472 14.82616.944 -4.944Vc-2.826 此时，有八个运算放大器的同相输入端电压大于反相输入端电压，则在第八档位八个发光二极管全部亮。U4AD5U5 AD6U6AD7U9 AD9U1 6D1 72111U20ALM 324AJLED2 112VVCC321141U2 1ALM324AJLE D2 2321141U22ALM324AJLED2 3321141U2 3ALM324AJ12VVCCLE D2 412VVCC321141U2 4ALM324AJ12VVCCLE D2 5LE D8R2 09.1kOhm_5%R2 19.1kOhm_5%R2 29.1kOhm_5%R2 39.1kOhm_5%R2 49.1kOhm_5%R61.0k O hm_5%R71.0k O hm_5%R81.0k Ohm_5%R91.0k Ohm_5%R1 11.0k Ohm_5%1B H62 1BH62D71BH6 2D81B H62D101BH62D111BH62D91B H62D1 21BH62D131BH6 2D141BH62D1 51 BH62D161BH62精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用D2A12 VVCCD3U2 AU3 AU4 ALED4D5U5AD6U6AD7U9AD9U1 6D17L ED18321141U1 7ALM 3 2 4A JLE D19321141U1 8ALM 3 2 4A J1 2VVCC321141U1 9ALM 3 2 4A J12 VVCC321141U2 0ALM 3 2 4A JLED2 112 VVCC321141U21 ALM 3 2 4 A JLED22321141U22AL M 32 4 A JLED2 3321141U23 ALM 3 2 4 A J12 VVCCLED2412 VVCC12 VVCC321141U2 4AL M 32 4 AJ1 2VVCCLED25LED81 2 VVCCQ22N 1 7 115%Ke y= a10 K_ L NR1R1091 kO h m_ 5%R1891 kO h m_ 5%R199 1kO hm _ 5 %R209 1 k O hm _ 5%R219 1 k O hm _ 5%R2 29 1 k O hm _ 5%R2 39 1 k O hm _ 5%R2 49 1 k O hm _ 5%R230 0 k Oh m_ 5 %12 VVCCR31 0kO hm _ 5 %R41 0kO hm _ 5 %R51 0kO hm _ 5 %R61 0kO hm _ 5 %R71 0kO hm _ 5 %R81 0 kO h m _5 %R91 0 kO h m _5 %R111 0 kO h m _5 %D11 B H6 2D21B H 62D31 B H 6 2D41 B H6 2D51 B H6 2D61 B H6 2D71B H 6 2D81 B H6 2D1 01 B H6 2D1 11 B H6 2D91B H 6 2D1 21 B H 6 2D1 31B H 62D1 41 B H6 2D151B H 62D161B H6 2简易双极性三极管放大倍数检测电路的总电路图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用5.结论本实验要求设计一个简易双极性三极管放大倍数判断电路。要求该电路能够利用三极管的电流流向相反的特性来判断晶体管的类型。可以通过可变电阻，可调节Vc的阻值，也就可以手动调节档位值。通过运算放大器输出的高低电平，发光二极管的亮的个数就可以知道在哪个挡位。想检测出三极管的放大倍数的挡位其实并不困难，本实验考虑到成本和器件我选择了我们常用的运算放大比较器，像一个不知道类型的三极管要知道它的类型并不困难了。设计这样的一个电路是很方便对一些参数的测量，像在本实验当中测量值就变得很简单了。我们可以通过三极管电流分配关系将转化为 ，这样很容易就可以算出的理论值，通过二极管的亮灭就可以显示实验结果。该设计用到的运算放大器和发光二极管都是我们日常常用的器件，并且本实验原理简单易懂，电路图比较对称，易读。从器件选择到设计整体都考虑器件的常见度与成本。总体看来都遵循性价比原则。6.性价比本实验所设计的电路，基本上实现了设计技术指标的要求，容易理解性能较好，元器件不仅性能好而且价格便宜。一次所设计的电路的性价比较高7课设体会及合理化建议通过这一周的课程设计我学到了很多的知识，每天都会接触Multisim软件，让我对它更加的了解，同时更加熟练的实用这个软件。每天为了更好更完美的课程设计，我开始会先看一些书本上的跟本实验有关的知识，我会用心的复习，每天我都会去图书馆查找一些跟运算放大器有关的资料，我相信这些会对期末考试和日后的学习带来很大的帮助。同时让我了解了一些元器件的作用和特点，我相信这些都会在日后的工作当中起到很大的作用。我也相信这也是我知识宝库里最珍贵的财富。一周的时间很短暂，在这短短的一周时间内我对模拟电路更加的得心应手，同时对运算放大电路的知识掌握的更加牢靠，最重要的是这次课程设计锻炼了自己的能力并且磨练了意志，而这些正是我将来踏入社会所需要的，在大学期间有这样的一个锻炼机会我觉得很好，实验中我遇到了一些麻烦，幸好有老师耐心的指导，随说还是得靠自己的砖研，但还是跟老师的指导分不开。在这里要谢谢老师。在本次实验中我看到了自己的不足和对知识掌握的不牢靠，同时实验过程中意志力也受到了严重的挑战，但最后还是克服了，希望以后还能有更多这样锻炼我们的机会。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用附录 元器件清单序号编号名称型号数量1 Q2三极管2N1711 1 2 电位器10 k1 3 LED 发 光 二 极管LED 9 4 LM324AJ 运 算 放 大器LM324AJ 8 5 R2电阻300k1 6 R3 R4 R5 R6 R7R8 R9R11电阻1k8 7 R10R18 R19R20R21R22R23R24电阻9.1k8 8 Vcc 电源电压12V10 9 D1D2D3 D4 D5 D6 D7D8 D9D11D12D13D14D15D16二极管1BH62 16 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用附录 II总电路图D2A12 VVCCD3U2 AU3 AU4 ALED4D5U5AD6U6AD7U9AD9U1 6D17L ED18321141U1 7ALM 3 2 4A JLE D19321141U1 8ALM 3 2 4A J1 2VVCC321141U1 9ALM 3 2 4A J12 VVCC321141U2 0ALM 3 2 4A JLED2 112 VVCC321141U21 ALM 3 2 4 A JLED22321141U22AL M 32 4 A JLED2 3321141U23 ALM 3 2 4 A J12 VVCCLED2412 VVCC12 VVCC321141U2 4AL M 32 4 AJ1 2VVCCLED25LED81 2 VVCCQ22N 1 7 115%Ke y= a10 K_ L NR1R1091 kO h m_ 5%R1891 kO h m_ 5%R199 1kO hm _ 5 %R209 1 k O hm _ 5%R219 1 k O hm _ 5%R2 29 1 k O hm _ 5%R2 39 1 k O hm _ 5%R2 49 1 k O hm _ 5%R230 0 k Oh m_ 5 %12 VVCCR31 0kO hm _ 5 %R41 0kO hm _ 5 %R51 0kO hm _ 5 %R61 0kO hm _ 5 %R71 0kO hm _ 5 %R81 0 kO h m _5 %R91 0 kO h m _5 %R111 0 kO h m _5 %D11 B H6 2D21B H 62D31 B H 6 2D41 B H6 2D51 B H6 2D61 B H6 2D71B H 6 2D81 B H6 2D1 01 B H6 2D1 11 B H6 2D91B H 6 2D1 21 B H 6 2D1 31B H 62D1 41 B H6 2D151B H 62D161B H6 2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用参考文献1 童诗白，华成英主编者. 模拟电子技术基础 . M 北京：高等教育出版社，2006年2 赵淑范、王宪伟主编.电子技术实验与课程设计. M 北京：清华大学出版社，2006年3 孙孝子、邓建国等主编 .电子设计指南 . M 北京：高等教育出版社，2006年4孙肖子等编著 . 模拟电子技术基础 .M 西安：西安电子科技大学出版社,2001 年5何希才编著 . 常用电子电路应用365例.M 北京：电子工业出版社， 2006 年精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页
