模拟电子技术实验报告       三明学院物理与机电工程系    林榕2010.2.22

实验五  串联型晶体管稳压电路

一、实验目的

1、熟悉Multisim软件的使用方法。

2、掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。

3、掌握串联型晶体管稳压电路指标测试方法

二、虚拟实验仪器及器材

双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、晶体三极管 3DG6×2(9011×2)、DG12×1(9013×1)、晶体二极管 IN4007×4、稳压管 IN4735×1

三、知识原理要点

直流稳压电源原理框图如图4－1 所示。

四、实验原理

     图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vo的变化，从而维持输出电压基本不变。

五、实验内容与步骤

1、 整流滤波电路测试

按图连接实验电路。取可调工频电源电压为16V～， 作为整流电路输入电压u2。

整流滤波电路

1) 取RL＝240Ω ，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压L，并用示波器观察u₂和u_L波形，记入表5－1 。U2＝16V～

2) 取RL＝240Ω ，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表5－1。

3) 取RL＝120Ω ，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表5－1 

 2. 测量输出电压可调范围

更改电路如下所示

接入负载，并调节Rw1，使输出电压Uo＝9V。若不满足要求，可适当调整R4、R5之值。

3. 测量各级静态工作点

调节输出电压Uo＝9V，输出电流Io＝100mA ， 测量各级静态工作点，记入表5－2。

表5-2   U₂＝14V  U₀＝9V  I₀＝100mA

4. 测量稳压系数S

取Io＝100mA，按表5－3改变整流电路输入电压U2（模拟电网电压波动），分别测出相应的稳压器输入电压Ui及输出直流电压Uo，记入下表。

表5－3

六、思考

1、 对所测结果进行全面分析，总结桥式整流、 电容滤波电路的特点。

    桥式整流电路在未加滤波的情况下，输出电压为输入交流电压的正负两半波的直接相加，输出直流平均电压较低，且交流纹波很大。经电容滤波以后，直流输出电压升高，交流纹波电压减小，且电容越大（或负载电流较小）则交流纹波越小。

2、计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻Ro，并进行分析。

    根据表5－3稳压系数S=0.05（相对于输入电压变化率）。输出电阻Ro=2(Ω)

3、 分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。

1本实验中仿真系统经常出错退出，可能是电路运算量太大造成的。本人具体的做法是分部仿真：将整流滤波与稳压部分分开仿真，在稳压部分VCC（直流电源）来替代整流滤波的输出。

2 本实验中R8=30(Ω)太大，应改为10(Ω)较妥。以保证正常工作时限流电路不影响稳压电路工作。

第二篇：晶体管放大电路实验报告

电子电路综合设计实验

实验三  晶体管放大倍数β检测电路的设计与实现

实验报告

信息与通信工程学院

摘要：

简易晶体管放大倍数β检测电路由三极管类型判别电路，三极管放大倍数档位判别电路，显示电路，报警电路和电源电路五部分构成。

三极管有电流放大功能，当放大后的电流大小不同时，三极管的集电极电压也不同。一般三极管分为PNP和NPN两种类型。三极管类型判别电路的功能是利用NPN型和PNP型三极管电流流向相反的特性，通过判断发光二极管亮灭判断三极管的类型是NPN型还是PNP型。三极管放大倍数β检测电路是用以判别三极管类型并予以检测放大倍数β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，在利用三极管的电流放大功能，将β的测量转化为对三极管集电极或发射集电流的测量，再通过电阻转换为电压信号的测量，同时实现对档位的手动调节，并利用比较器的原理，实现档位的判断。显示电路的功能是利用发光二极管将测量结果显示出来。报警电路的功能是当所测三极管的β值超出测量范围时，能够进行报警提示。电源电路的功能是为各模块电路提供直流电源。

关键字：

类型判别，电流放大，比较器，测量转换放大倍数β，protel设计软件

一、设计任务要求

1.基本要求：设计简易晶体管放大倍数β检测电路，该电路能够实现对三极管β值大小的初步判断。

1）  电路能够检测出NPN、PNP三极管的类型；

2）  电路能够将NPN型三极管放大倍数β分为大于250、200~250、150~200、小于150共四个档位进行判断；

3）  用发光二极管来指示被测三极管的β值属于哪一个档位；

4）  在电路中可以手动调节四个档位值的具体大小；

5）  当β超出250时能够光闪烁报警；

2.提高要求：

1）  电路能够将PNP型三极管放大倍数β分为大于250、200~250、150~200、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；

2）  NPN、PNP三极管β档位的判断可以通过手动或自动切换。

二、设计思路和总体结构框图：

本实验共包括五个模块，如上图所示，分别为：电源电路，三极管类型判断电路，三极管放大倍数档位判断电路，显示电路，报警电路。其中，电源电路用以向电路提供直流电能；三极管类型判断电路用于判断三极管类别，根据不同三极管电流流向不同的特点区分NPN管与PNP管；三极管放大电路倍数档位判断电路利用三极管放大功能，使不同的β对应不同的集电极电流而改变电压信号大小，进而通过集成运放器实现档位的判断，并使用电位器实现对不同档位的手动调节；显示电路的功能是利用发光二极管将测量结果显示；报警电路的作用为当β超出测量范围时，能够进行报警提示。

三、分块电路设计和总体电路的设计（含电路图）

1.三极管类型判别电路

三极管类型判别电路如下图所示。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或灭，即可判断三极管的极性。并将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。其中Vcc=12V，R1=330kΩ，R2=1kΩ，Rp=1kΩ。

2.三极管放大倍数

β档位测量电路和显示电路

电路接入NPN 型三极管时，电路中的电流电压表达式为：

IB=(VCC-VBE-VLED)/R1=(12V-0.7V-VLED)/R1

  VC=VCC-ICR2=VCC-βIBR2

由上式可以看出，由于R1 为给定电阻，则IB 为定值。通过三极管电流分配关系将IC 转换为βIB，则电压VC 将随β 变化而变化，这就把β转换为电压量，便于进行β不同档位的测量。而且由于R2 为可变电阻，即可手动调节VC 的值，也就可以手动调节挡位值。

当电路接入PNP 型三极管时，电路中的电流电压表达式为：

                  βIBR2+0.7V=IBR1                                        

      VE=VCC-ICR2=12V-βIBR2

同样，电压VE将随β变化而变化，同时也可以通过R2调节β档位值。三极管放大倍数β档位判断电路其核心部分是由运算放大器构成的比较器电路。所有运算放大器的反相输入端连接图中的输出端VC或VE；而运算放大器的同相输入端通过电阻对电源电压分压，得到四个标准电压值。这样通过VC或VE的测量值进行比较就可以把β值分为四个档位，同时根据比较的结果，如果测量值大于标准电压值，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。具体参数：R3=3kΩ，R4=R5=1 kΩ，R6=3.3 kΩ,R7=R8=R9=R10=1 kΩ.

  显示电路是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β值属于哪一个档位，达到了显示的作用。这里需要注意的是，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的就要串接限流电阻；如果运算放大器的输出电流过小就要介入晶体管进行电流放大。

3.报警电路

报警电路主要是由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β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 555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。

闪烁周期T=0.7(R1+R2)C1

占空比D=R2/（R1+2R2）

具体参数：R11=10kΩ，R12=1 kΩ，R13=1 kΩ，C1=10μF，C2=0.01μF。

4.电源电路

电源电路的设计可以采用直接从电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成为＋12V直流电压。电路中变压器采用常规的铁心变压器，整流电路采用二极管桥式整流电路，C1、C2、C3和C4完成滤波功能，稳压电路采用三端稳压集成芯片来实现。

四、功能说明

本实验共完成三项功能：

电路能正确的判断三极管的类型（NPN型和PNP型），当三极管为8050（NPN型）时，类型判别电路中的发光二极管能正常发光，当三极管为8550（PNP型）时，类型判别电路中的发光二极管不能发光。

         电路能够将NPN型三极管放大倍数β分为大于250，200-250，150-200，小于150共四个档位进行判断，β属于哪个档位时，相应的指示该档位的发光二极管亮，显示β值的范围。

         当β值超过250时报警点路中的发光二极管能闪烁报警。

发光二极管工作应分为四个档位：A档（β<150），B档(150<β<200)，C档(200<β<250)，D档(β>250) 将电路连好并通上直流电源，通过改变电位器阻值大小观察发光二极管的工作情况，并记录跳变工作电压大小。

分析可知，理论跳变电压与实际跳变电压存在微小误差，其原因是因为实际元器件无法做到精准，与理论元器件间存在误差。因误差较小，可近似忽略，则可得出结论电路工作正常。

五、故障及问题说明

首先出现的问题就是，没有查LM358的相关知识，傻傻的以为运放都一样，按照uA741的连接方式，结果发现不对，当查了资料之后才发现自己的知识是多么少，以后一定要勤于查看资料，多多学习课外的知识。

在检验不同β值时，发现可变电阻器只对前中间两个灯有作用；而后两个灯，总是同时亮或者同时不亮，而且报警电路在第四个灯亮时也没有亮。经调试改变适当的电阻重搭电路后，四个二极管终于分别能亮了，但是这个时候用的是10k的滑动变阻器，经过老师的指导教诲，我们将每一个档位的电阻值再次准确化；终于，我们运用1k的滑阻器也能够完成四个灯都亮的要求，这也是我们小小的成就感。

还有就是开始使用的稳压管，稳压电压过于高，不符合四个放大倍数的电压档位要求，之后我们去掉了稳压管，换了基极电阻，之后完成了实验要求。

检测测量不同β值的精确度，可能由于实际电阻的误差问题，并不完全与理论符合，在测量β为245的三极管时，测得值为大于250，但其他的三极管测得值还是比较准确的。比如183和213的三极管就可以分辨出来。

六、总结和结论

这学期的电子电路实验与上学期有很大的不同，在没有既定套路的情况下完成实验。从最初的查资料、插电路板，到现在已能完成拓展要求，这学期的电路实验，让我感慨颇多。

这次电路实验教会我最多的不是学术知识，而是面对工科学习的一种态度。

通过本次实验，我更加深刻的理解了三极管的工作原理，对NPN型和PNP型三极管的区别有了更深刻的认识。并且加深了对晶体管β值意义的理解；了解掌握了电压比较器电路的实际使用；对NE555集成电路也有所了解。进一步地增强了设计试验参数和动手操作的能力。还通过用protel软件制电路图，画版图，对这个软件有了一定的了解，接触到了比较专业的制作电路板的软件。

在实验当中，我也进一步了解和熟悉了相关集成运放的应用，接触到了LM358,NE555N 这类特殊的集成运放，也是一种不小的收获！

通过本实验，可以得到如下几个结论：

三极管放大倍数检测电路，是一个恒定值，这也是检测电路的关  键，放大倍数值与电压输出值输出的是呈线性变化的；

标准电阻的介入是为了与输出的做比较，实现值测量的，所以 电阻值需要经实际的测定；

限流电阻的作用是防止发光二极管被烧毁，有发光二极管的参数确定电阻值，1KΩ已经可以满足该条件；

NE555N具有多种功能，本试验所利用的是使它产生具有一定频率的正弦振荡，实现报警灯的闪烁。

LM358是双运放，且是实现比较功能，它对电压比较敏感，容易被烧，应次在接入电路时尤为注意！

实际电路中要尽量减少导线的接入，避免产生干扰；当电路发生问题时，应首先断电源，在认真检查电路，若查找不到原因，则需要通过万用表检测个点处的电压/电流值，以确定是否短路或有元器件烧毁。

在发现问题之后。通过分析，找出问题所在，并能够运用理论解决实际问题，这也是我们以后在实验中必须要掌握的能力；同时我们还应具有敢于实践的勇气。

本次实验中所测数据与理论计算值又很小的偏差，这可能是由于导线等原因造成的。这说明理论和实际是有出入的，而实验就是为了使理论更好的应用于实际当中！

七、实验原理图

原理图（没有电源）：

PCB板图：

反色后：

八、所用元器件及测试仪表清单

元器件：

集成运算放大器LM358（3个）

555定时器（1个）

发光二极管（6个）

电位器（1个）

被测三极管（若干）

电阻电容（若干）

测试仪表：

直流稳压电源（12V）

万用表

示波器

参考文献：

北京邮电大学电路中心，《电子电路综合设计实验教程》，20##年

刘宝玲等，《通信电子电路》，高等教育出版社，20##年

关于LED发光管的参考资料，网页搜索

关于LM358的内部结构以及晶体三极管的相关知识，网页搜索