课程名称
晶体管放大倍数β
检测电路的设计与实现
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一、摘要
本实验为简单的三极管放大电路放大倍数β检测电路的设计与
实现。
主要由三极管类型判别电路、三极管放大倍数档位判断
电路、显示电路、报警电路及电源电路五个部分组成。
首先通
过普通LED发光二极管的亮灭实现判断三极管类型，并将β值
的变化转化为电压的变化从而利用电压比较器及LED管实现β
值档位 (＜150、150～200、200～250、＞250)的判断与显示、并在β＞250时通过LED管闪烁报警。
关键词：三极管、β、LED、电压比较器、报警
二、设计任务要求
基本要求：设计一个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。
系统电源
DC=12V。
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时能够闪烁报警。
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
三、设计思路和总体结构框图
本实验关键之处在于将三极管放大倍数β的变化利用基极的电压变化表示出来，便于测量。
并且三极管CE极间电压便可反应集电极电流I c的变化，故可用某种手段固定I b值，通过检测CE 极间电压的变化间接检测β的变化。
而将电压值分为几个档位很容易想到用电压比较器实现并通过输出电流驱动LED显示出来。
最后，报警电路可利用LED闪烁报警，可由555定时器实现。
整体思路为：
三极管类型判别——三极管放大倍数档位判断——显示输出——报警电路
四、分块电路、总体电路的设计（电路图）
1.三极管类型判别电路
电路设计图如上所示（右端输出为V C）
首先用12V电源串接1k电阻及LED，并用万用表测得普通LED发光二极管两级电压V LED=2.1～2.2V，V BE=0.7V，V CC=12V
有：I B=Vcc−VBE−VLED
R1=9.2 R1
故：I C= I B•β=9.2β
R1
β值约在150～250区域变化，而 LED驱动电流（即I E，约为I C）约在5～10mA，那么：可知R1约在180k～216k,可取R1=200kΩ。
此时，有I C= 0.036•β
V C=12-0.036β•R（可设R=Rp+R2）
该式中R值的设计在下一分块电路设计中说明
2.三极管放大倍数β档位判断电路和显示电路
电路设计图如上所示（左端输入为V C）
①先设计R3、R4、R5、R6四个电阻值及第一板块中Rp、R2。
由电路功耗、安全等性能考虑四分压电阻阻值和应在20k左右。
可设R3+R4+R5+R6=20kΩ
如图，可设电压比较器U1、U2、U3正输入端各点电压为V1、V2、V3。
又由上一分块电路得：V C=12-0.036β•R
可先假设取R=0.5k,依次可求得V1=7.3V，V2=6.4V,V3=5.5V 由电阻分压定理，可计算得出：
R3=5.4kΩ、R4=1.8kΩ、R5=1.8kΩ、R6=11kΩ
可取：R3=6.2kΩ、R4=2kΩ、R5=2kΩ、R6=12kΩ
此时，又可算得：
V1=7.21V、V2=6.31V、V3=5.41V
将以上各值与β=150、200、250对应代入V C=10-0.036β•R中，得：R=0.517kΩ、R’=0.513kΩ、R’’=0.510kΩ
则可取R=Rp+R2=514Ω
此时Rp=294Ω该值即为准确测量β值时滑动变阻器应调之值。
下面设计保护电阻R2及Rp最大值：
由于实验室三极管β值跨度范围有限，用调节Rp值模拟β的变化。
为了使不论届时插入的三极管β值大小如何，调节Rp值均能使四盏LED灯都亮，做以下计算：
若插入的管子β=250，要使四盏LED灯都能亮，R值至少可调于310Ω～510Ω；
若插入的管子β=150，同理，R=517Ω～850Ω
故可取保护电阻R2=1k、Rp max=1kΩ
②下面设计R7、R8、R9、R10
由第一板块知：V LED=2.1～2.2V，I LED=5～10mA
试验中，测得LM358N高电平输出V H=8.5V,低电平输出电压V L=1V，故流经LED的电流为5.4R⁄，故，可取：
R7=R8=R9=R10=1k
3.报警电路
电路设计如上所示
查阅资料可知取C2=0.01μF，
LED管闪烁发光的周期为：T=0.7•（R11+2•R12）•C1
⁄
占空比为D=R11+R12R11+2•R12
考虑到闪烁周期便于观察，占空比合适，且功耗较小等因素，可取：R11=10kΩ,R12=100kΩ,C=10μF
使得LED亮度合适，取R13=1k即可。
4.电源电路
实验室内使用直流稳压电源12v档位，故不用设计电源电路。
五、所实现功能说明
基本要求
1.通过该电路板块一能够检测出NPN、PNP三极管的类型。
若插入某三极管，接上电源后判断类别的LED发光，证明
该三极管为NPN型，若不发光，则是PNP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。
实验中用万用表实测V1=7.2V,V2=6.3V，V3=5.4V。
与理论
误差甚微。
证明档位判断较为准确。
3．用发光二极管来指示被测三极管的β值属于哪个档位。
上述万用表测得的V1、V2、V3值即在LED转换之时测得的
4.在电路中可以手动调节四个档位值的具体大小。
通过调节滑动变阻器Rp的值可以模拟β值的变化，使得四
个档位的LED依次发光。
5.当β超出250时能够闪烁报警。
报警时闪烁频率适中
六、故障及问题分析
1.显示电路中后多盏LED灯一起亮。
实验过程中，电压比较器采用的是集成运放，由于使用前对该运放的内部结构了解不够，使所有运放的直流电源端均
未接入，即比较器在电路中起不到作用。
将直流输入以及接
地端连接后，可以正常工作。
2.实验过程中，档位设置一直不是很精确，原因在于电位器阻
值选择不合适。
与1k电阻串联的电位器为10k，调节较不方
便，换用1k的电位器，可以较好地实现手动调档的功能。
3.NPN,PNP类型转换的功能没有很好的实现。
七、总结和结论
通过本次实验，我体会到实验设计的重要。
实验前必须对所有元器件做较深入的了解，只有摸清了各元件的性能，试验才能顺利的进行。
其次，通过本次试验，在软件的应用方面也有所提高，了解到实验前的模拟仿真也非常重要。
实验结论：本实验电路确能实现三极管类型判断、其放大倍数β档位判断及于β高于250时报警。
八、protel绘制的原理图及pcb制版
九、所用元器件及测试仪表清单
参考文献
《电子电路综合设计实验教程》北京邮电大学电路中心2012年2月版
《电子电路基础》刘宝玲主编北京邮电大学电信工程学院电路与系统中心编高等教育出版社2006.9。