晶体管β值测量

1 电路设计
1.1 电路构成
本次课程设计采用固定输入，由所取三极管放大倍数不同而导致电路输出响应的不同，从而判断电路中所安装的三极管的β值。

所以在整个电路中，电路模块分为了输入模块、比较模块和响应模块，其输入模块主要为输入电压源、三极管插槽、所测三极管的放大电路等；由于在电路设计中要求实现在四个段上出现显示结果，所以我们设计了四个比较电路，因为电路中输入由直流源固定，故可根据所测三极管的β值来确定输出幅值，再设定四个比较电路的初始值，使得其值在80倍、120倍、160倍三极管放大输出值，从而进行比较；在响应电路中，按照要求我们采用LED灯响应，另外在响应电路要加上一限流电阻，以免因电流过大而导致LED烧毁，其限流电阻阻值的大小还要根据电路中LED灯的参数进行设定，在最后一个，根据课设任务书要求，当β值小于80时报警，故还要外并一个蜂鸣器。

当电路中β值小于80时，蜂鸣器要进行报警。

1.2 电路元件参数设定
本次电源采用9.96V直流电源，而在正常家用电中为220V交流电压，故我们需要设计一个直流电压源，其大致电路如图1-1所示：
图1-1 电源设计样图
在上图1-1中，IN为220交流电压输入，通过调节变压输出幅值来设定OUT处的电压输出，在完成电路图制作后，可对输出进行调试，以达到目标电压，即为9.96V。

从左到右依次为电路中的整流、滤波、稳压电路。

总体三极管β值测量电路设计中，在输入模块偏置电压，外加一稳压控制，Vbe 为0.7V ，Rb 设置为574K ，故 B
BE CC B R V V I -==8.9A μ C B CC o R I V V ⨯-=β=β61040309.896.9-⨯⨯-
当β值为在80倍时，电路中输出响应为Vo1=7.09V
当β值为在120倍时，电路中输出响应为Vo2=5.66V
当β值为在160倍时，电路中输出响应为Vo3=4.23V
再由 2
12R R R V V CC O +⨯=来确定电路中的电阻比值。

从而实现电压比较的效果。

电路中Rb 设为574K ，Rc 设为4030Ω，在比较模块中
第一组比较模块为：R2=(2.7+3.6)K, R1=2.7K
此时2
12R R R V V CC O +⨯=≈7.09V 运用同样的计算方法，可以在已有的电阻元件中选取设计出第二组和第三组比较电路中的电阻块构成。

具体参数值可以在电路图及图下说明中找到。

在电路中要保证电路参考电压值为等于放大电路在80倍、120倍、160倍处的输出电压值大小，此时才可以对电路进行比较，从而实现在关键点处的β值测量。

显示模块中，四个LED 管支路采用470K 的电阻进行电流保护，以免因电流过大而导致发光二极管的烧毁。

在比较电路中，采用LM324晶体管代替原来的四个运算放大器作比较，LM324为带有真差动输入的四运算放大器，它可以在3V 到32V 电压下正常工作，所以符合电路设计中的要求，以此也可以节省很大空间，同时也在布线中方便了很多。

1.3 电路图设计
对电路进行了各参数设定，各模块的设计，然后可以将设计好的各模块连接起来，在电路制图软件上作出较为明了的电路图，这样我们才可以在明白无误的情况下开始电路板焊接。

在制图软件上作出的电路最终结果如图1-2所示：
图1-2 晶体管β值测量电路
图上所示四个运算放大器所在电路即为电路中的比较模块，在实物图上所显示的为LM324晶体管，这样可以在制作过程也可以免去很多的线路，使得电路板做得更加的简洁。

各元件参数数值：R1=82K R2=560K R3=4K 1D V =6V V CC =9.96V
R4=470K R5=2.7K R6=6.3K
R7=470K R8=2.7K R9=3.6K
R10=470K R11=6.3K R12=4.7K
R13=470K R14=6.3K R15=4.7K
1.4 电路工作原理
图1-1所示电路，最左侧为输入模块，上部外接直流电压源VCC 提供电压，D1为稳压管，R1为分压电阻，防止电路中电流过大，R2为电路中的限流电阻，R3即为电阻Rc ，其功能为将电路中的电流信号转化为电压信号，然后才可以将之与电路中的参考电压进行比较。

之后进入到比较模块，其中有四个比较电路，在此只对其中一个电路进行分析，其它电路原理一样，只是参数不同。

放大管正极输入测试信号，即为通过被测三极管放大后的信号，放大管负端接参照点电压，其中电压幅值通过电阻串联分压取得。

5
66R R R V V CC O +⨯= 如上式所示电阻分压即为电路中的第一个比较电路元件参数值，再之后即为显示模
块，当被测信号电压幅值超参考点时，信号通过，得到响应，通过限流电阻的作用，使得LED管正常工作，出现可视响应。

2 实物电路的测试
2.1 测试步骤
首先对电路中各结点电压进行测量，观察看电其数值是否和电路设计中的参数值一样，在没有错误的前提下，然后开始对电路板的测试性能进行检测。

在检测过程中对电路中各数值要尽量做到精确。

图2-1 电路元件实物
将一个三极管插入到三极管插孔中，观察电路板上显示情况，如果电路板上发光二极管亮一个同时有鸣叫声发出，则说明三极管β值所处的区间为80以下，若电路板上LED 灯亮两个，则说明所插入的三极管放大倍数为80到120，若电路中发光二极管亮了三个，则说明所插入的三极管放大倍数为120到160，若全亮，则说明在200以上。

将所观察到是显示结果记录下来，然后在万用表上测出三极管的具体β值，将之与记录结果进行比较，看是否一致。

2.2 测试结果
在对数个三极管进行测量之后，发现电路板上响应与电路设计一致，实现了在电路设
计最初所作的预期目的。

2.3 测试结果分析
在三极管的β值测试过程中会发现在插入三极管状况下，各LED灯会时亮时无，这与电路中的各结点之间的连接有关，因为在电路板制作过程中，电路元件的管脚有时会出现松动，各接点之间接触不是很好，使得显示结果时有时无，这是在电路制作过程中的失误，在以后电路设计中，我们也应该要尽量避免。

3 电路设计总结
在电路设计过程中充分运用到了模电中的知识，在比较电路中的比较器，放大电路中的射极偏置，LM324芯片的试用，这大部分电路的实际安装都离不开模电知识。

在实物的焊接上，在电路元件的应用上，以及团队成员之间的工作分配上，都得到了很大的提升。

对芯片以及三极管的放大应用，对LED灯的使用条件都得到了初步的了解与掌握。

对比较电路的构成，通过不同电压下要求不同的显示结果，以LED显示管对电路中不同电压的响应显示不同的结果。

在输入模块，充分熟悉了三极管在实际电路中的运用，利用稳压管的稳压特性，使得V为一固定值0.7V，在比较模块中，运用四个比较电路，分别在各β值段上显示出电路BE
通断，从而显示出三极管放大倍数所处区间。

4 课程设计心得与体会
本学期的模电课程，我们学习到了大量的电路分析，各种电路的应用功能，但在实际运用中却显得有点欠缺，而这次课程设计，我们学会了比较电路在实际物体模块制作过程中的使用方法，同时在资料的查阅过程中，也学会了其它电路的详细功能及使用，对于自己的实际动手能力是一个很大的提高。

学到了很多，也让我发现了自己的很多不足，特别是在实际电路的元件布局和电路参数的设定中，发现自己在很多方面都不太了解，在以后的学习中有待提高。

通过本次课程设计，作为一个团队，我们在各个方面都互相促进，在电路板的焊接方面及电路元件布局过程中，应该要先对电路进行各方面的分析，元件布局的是否合理将直接影响到电路板的焊接外观、电路板的复杂程度，所以在电路的最初设计中就应该要考虑到。

在焊接过程中，应该要遵循着做一部分完成一部分的检测的方法，以免在完成电路板焊接后检测突然发现电路板不能正常工作，以致于无法对电路哪一部分出现问题进行修正，更进一步会导致整个电路板的毁坏。

所以在以后的电路实际制过程中，要做一部分检测一部分，这是获得的很好的经验。

本次的课程设计，对我们的实际动手能力是一个大的提高，也培养了我们查阅资料的能力，对以后的各种工作是有很大的帮助。

参考文献
[1] 《现代电子学应用》.童诗白.徐振英编.高等教育出版社.1994
[2] 《电子系统设计》，何小艇等编.浙江大学出版社.2000
[3] 《集成电子技术基础教程》.郑家龙.王小海.章安元编.高等教育出版社. 2002
[4] 《电子技术课程设计指导》.彭介华编.高等教育出版社.1997
[5] 《电子线路设计指导》.李根华等编.北京航空航天大学出版社.2005
附录
电路元件清单列表：
注：部分实物电阻元件在表中无法找到对应参数值，为表中电阻串并联所得。