溫度控制電路

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 院： 電氣與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 林喜榮 完成時(shí)間： 2013.12 .23 成 績(jī)： 評(píng)閱意見： 評(píng)閱教師 日期 溫度控制電路設(shè)計(jì)報(bào)告一. 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一溫度控制電路,用電阻模擬溫度傳感器,用不同顏色的LED燈的亮滅對(duì)應(yīng)不同溫度。,（1）用電阻模擬溫度傳感器,。通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)電壓，與串聯(lián)分壓電路的電壓進(jìn)行比較。（2）要有一個(gè)放大電路，調(diào)節(jié)電壓與串聯(lián)分壓的結(jié)果通過放大電路來輸出。上級(jí)的輸出通過開環(huán)電壓比較器，來決定開環(huán)電壓比較器輸出高低電平。（3）調(diào)節(jié)電位器，觀察紅綠發(fā)光二極管交替點(diǎn)亮，通過搭建的電路圖分析工作原理，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是否正確，測(cè)

2、試各電路功能。不同顏色的發(fā)光二極管燈的亮滅對(duì)應(yīng)不同溫度。（4）. 在實(shí)驗(yàn)前，通過電腦軟件進(jìn)行仿真，確認(rèn)實(shí)驗(yàn)通過測(cè)試，才可以進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)；二. 設(shè)計(jì)的作用、目的作用：簡(jiǎn)易溫度控制器是采用熱敏電阻作為溫度傳感器,由于溫度的變化而引起電壓的變化，再利用比較運(yùn)算放大器與設(shè)置的溫度值對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行比較，輸出高或低電平從而對(duì)控制對(duì)象即加熱器進(jìn)行控制。其電路可分為三大部分：測(cè)溫電路，比較/顯示電路 ，控制電路。目的：本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)于我們所學(xué)的傳感器原理知識(shí)所進(jìn)行的一次實(shí)際運(yùn)用，通過自主的課程設(shè)計(jì)和實(shí)際操作，可增加我們自身的動(dòng)手能力。特別是對(duì)溫度傳感這方面的知識(shí)有了實(shí)質(zhì)性的了解，對(duì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)傳感器課程起到很

3、大的作用。目的：1，鞏固加深對(duì)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。 2，通過查找資料、定方案、設(shè)計(jì)電路、仿真和調(diào)試、等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。 3熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片的功能和應(yīng)用，并掌握其工作原理。4培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。三. 設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1 系統(tǒng)概述溫度控制電路要求電路對(duì)系統(tǒng)的溫度變化有著靈敏的反應(yīng)，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，需要在溫度的變化超過一定界限時(shí)進(jìn)行報(bào)警。因此可知此電路應(yīng)包含溫度傳感電路、電信號(hào)處理電路、溫度控制報(bào)警電路。本系統(tǒng)由溫度傳感器電路即熱敏電阻，電信號(hào)處理比較電路即電壓比較器LM324D及附加電阻，溫

4、度控制報(bào)警電路即三極管2SC1815及紅綠LED發(fā)光二極管各一盞。其溫度傳感控制系統(tǒng)如下圖：環(huán)境溫度溫度傳感器信號(hào)處理報(bào)警控制 溫度控制電路框圖 這樣設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于搭建和仿真，可行性更高。所采用的元件都是常見方便使用的，因此更適合實(shí)驗(yàn)使用。通過主要執(zhí)行的功能不同可以分為三個(gè)功能塊，分別是溫度傳感、信號(hào)處理和報(bào)警控制。溫度傳感部分使用最為常見的熱敏電阻，其阻值近似隨著環(huán)境溫度的變化而線性變化。在實(shí)驗(yàn)過程中可以使用滑動(dòng)變阻器來代替熱敏電阻。這樣在實(shí)驗(yàn)過程中更易于操作電阻的變化和電壓比較器輸出的信號(hào)。從而控制LED發(fā)光二極管的交替發(fā)亮。溫度控制電路在工作過程中，在環(huán)境溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)，熱

5、敏電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，觸發(fā)電壓比較器，使比較器輸出高電平，三極管導(dǎo)通，短路綠色LED發(fā)光二極管，導(dǎo)通紅色LED發(fā)光二極管。當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，熱敏電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電壓信號(hào)低于設(shè)定的電壓，電壓比較器輸出低電平，三極管不導(dǎo)通，綠色LED發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)亮，紅色LED發(fā)光二極管截止。2單元電路設(shè)計(jì)(或仿真)與分析 溫度控制電路分為三個(gè)單元，分別是溫度傳感單元、信號(hào)處理單元和溫度控制報(bào)警單元，下面詳細(xì)分析各個(gè)單元電路器件的選擇、設(shè)計(jì)和工作原理的分析、仿真，包括有關(guān)參數(shù)的計(jì)算及元器件參數(shù)的選擇。(1).溫度傳感單元此單元主要由溫度傳感器構(gòu)成。在溫度傳感器的選擇上，常有兩種方案。一

6、是選用阻值隨溫度變化的熱敏電阻，二是選用數(shù)字集成芯片如LM35。正溫度系數(shù)熱敏電阻器也稱PTC型熱敏電阻器，屬于直熱式熱敏電阻器，其主要特性是電阻值與溫度變化成正比例關(guān)系，即當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻隨之增大。LM35是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的集成電路溫度傳感器系列產(chǎn)品之一，它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，該器件輸出電壓與攝氏溫度成線性關(guān)系。因而，從使用角度來說，LM35與開爾文標(biāo)準(zhǔn)的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之粗，LM35無需外部校準(zhǔn)或微調(diào)，可以提供常用的室溫精度。為了實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)的方便，在溫度傳感器的選擇上，本次設(shè)計(jì)采用熱敏電阻器。在仿真模擬電路和實(shí)驗(yàn)搭建電路的過程中，由于直接控制溫度變化

7、而使熱敏電阻發(fā)生變化較為困難，因此采用阻值可以線性變化的滑動(dòng)變阻器來近似代替熱敏電阻，二者在輸出電阻方面性質(zhì)方面幾乎一致，采用滑動(dòng)變阻器可以使實(shí)驗(yàn)過程更為方便，誤差和變化更小。溫度傳感單元需要將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，在熱敏電阻即滑動(dòng)變阻器一側(cè)串聯(lián)一電阻，并接入直流穩(wěn)壓電源，則可以通過串聯(lián)分壓將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。如圖所示：定值電阻阻值可以選擇R3=2千歐，滑動(dòng)變阻器選擇R1=5千歐。(2).信號(hào)處理單元此單元主要由同相比例放大器和附加電阻構(gòu)成。通過電阻串聯(lián)分壓，滑動(dòng)變阻器一端輸出微小的電壓信號(hào)，而這樣微小的電壓信號(hào)是不足以點(diǎn)亮LED發(fā)光二極管的，因此要在它的輸出端接入同相比例放大器。經(jīng)過

8、放大的電壓信號(hào)輸入電壓比較器，與設(shè)定的電壓對(duì)比而產(chǎn)生高低電平來控制三極管的導(dǎo)通。其電路如圖所示：為了獲得更大的放大系數(shù)，取R5=R6=2k，R9=R13=10k。(3).溫度控制報(bào)警單元雖然傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過放大器進(jìn)行了放大，但如果直接點(diǎn)亮二極管就無法起到對(duì)設(shè)定的上限溫度或設(shè)定的下限溫度進(jìn)行判斷的作用，從而分別點(diǎn)亮不同顏色的二極管。在此，可以選擇電壓比較器來對(duì)輸出電壓和某特定電壓進(jìn)行比較，這個(gè)比較電壓可以根據(jù)電阻分壓電路的輸出電壓和溫度特性，以及放大后的信號(hào)和電阻分壓電路的輸出信號(hào)的關(guān)系得出，進(jìn)而起到設(shè)定的上限溫度或下限溫度的作用。放大器輸出的電壓信號(hào)與比較器另一端輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行比較，分

9、別輸出高電平與低電平。當(dāng)輸入電壓大于設(shè)定電壓時(shí)，輸出高電平，LED2被點(diǎn)亮，三極管導(dǎo)通，使得LED1被短路，因而不亮。當(dāng)輸入電壓小于設(shè)定電壓時(shí)，輸出低電平，LED2被截止，不能被點(diǎn)亮，三極管同樣截止，相當(dāng)于斷路，因而LED1導(dǎo)通。當(dāng)輸入電壓等于設(shè)定電壓時(shí)，電壓比較器輸出為零，此時(shí)三極管導(dǎo)通，LED1被截止，不亮；LED2所在電路電流不足以使LED2導(dǎo)通，同樣發(fā)光二極管LED2也不回被點(diǎn)亮。 具體的溫度控制報(bào)警單元電路圖如下圖所示 在參數(shù)的選擇上，為了使輸出高電平時(shí)三極管不被燒壞，應(yīng)串聯(lián)較大電阻，取R10=R8=10 k R7=2k。為了使LED發(fā)光二極管不被燒壞，應(yīng)在每個(gè)發(fā)光二極管一側(cè)串聯(lián)R1

10、1=R12=200 電壓比較器使用LM324D，每個(gè)芯片內(nèi)集成四個(gè)電壓比較器。使用其中一個(gè)串聯(lián)電阻組成信號(hào)處理單元的電壓比較器，另一個(gè)作為溫度控制報(bào)警電路中的電壓比較器。三極管采用2SC1815，采用TO-92 封裝方式。 總電路圖如下3電路的安裝與調(diào)試 指導(dǎo)教師所給元件：序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量備注1LM324D22電阻42k電阻10k電阻22003三極管2SC181514電位器15電源1+5V6彩燈2溫度控制電路主要由以上器件LM324D運(yùn)放，三極管，電阻，電位器，繼電器等組成.溫度控制電路的安裝過程如下：（1） 把所需元器件找齊全 ，準(zhǔn)備好面包板。（2） 用萬能表測(cè)試各個(gè)電阻阻值，把電阻分類放好

11、。（3） 按照仿真電路圖連接好各個(gè)器件。在調(diào)試時(shí)遇到的主要問題及原因：在實(shí)驗(yàn)的過程中，主要面因?yàn)榕R初次使用無焊面包板而對(duì)電路連接不熟悉。在連接電路過程中，對(duì)LM324D的每個(gè)引腳所代表的功能不熟悉造成我們?cè)谶B接過程當(dāng)中接觸不良，管腳連接出錯(cuò)，出現(xiàn)二極管不亮，通過仔細(xì)檢查電路糾正了錯(cuò)誤，再次來回旋轉(zhuǎn)電位器旋鈕，可以觀察到兩盞二極管燈交替點(diǎn)亮。電路連接好之后，應(yīng)該會(huì)在電位器旋轉(zhuǎn)在一個(gè)特定角度時(shí)，兩盞二極管燈發(fā)生亮與滅的交換變化。此時(shí)說明電路連接沒有失誤，工作正常。電位器是在近似代替熱敏電阻，電位器的旋轉(zhuǎn)代表著著外界環(huán)境溫度變化導(dǎo)致熱敏電阻阻值發(fā)生變化。環(huán)境溫度大于設(shè)定溫度時(shí)，熱敏電阻分到的電壓經(jīng)放

12、大器放大后大于設(shè)定的電壓，紅色二極管燈點(diǎn)亮，綠色二極管燈熄滅。當(dāng)溫度小于設(shè)定溫度時(shí)，熱敏電阻分到的電壓經(jīng)放大器放大后小于設(shè)定的電壓，紅色二極管燈熄滅，綠色二極管燈點(diǎn)亮。由此可知溫度控制電路的工作原理以及工作性能的測(cè)試方法。四.心得體會(huì)、存在問題和進(jìn)一步的改進(jìn)意見等 這次課程設(shè)計(jì)給我的第一感覺就是繁雜，因?yàn)榈谝淮芜M(jìn)行這種工作量很大的工作，但仔細(xì)回顧設(shè)計(jì)的過程，收獲頗多。 通過這次實(shí)驗(yàn)提高了我們連接電路的實(shí)際動(dòng)手能力。對(duì)每個(gè)芯片與器件的功能更加了解，在連接的過程中可以知道在實(shí)際焊接電路中可能會(huì)遇見的問題。因此在理論學(xué)習(xí)過程中安排實(shí)踐是非常有必要而且有意義的，可以在實(shí)踐過程中提高動(dòng)手能力，提高在實(shí)際

13、生活中理論應(yīng)用的能力，可以發(fā)現(xiàn)自己理論和實(shí)踐的不足之處，然后可以進(jìn)一步改進(jìn)。本次設(shè)計(jì)是通過上網(wǎng)查閱資料，參考所學(xué)書本內(nèi)容，獨(dú)立思考設(shè)計(jì)完成的。雖然在設(shè)計(jì)的過程中遇到不少的困難和困惑，如原理圖太過復(fù)雜而不知道該怎么畫，電路圖的數(shù)量太多，不知道某個(gè)物理量如何求得以及設(shè)計(jì)書的文本格式要求復(fù)雜等等，但是這些都沒有阻擋我完成設(shè)計(jì)的腳步。相反，通過這次設(shè)計(jì)，讓我對(duì)電子技術(shù)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)鞏固，加深了對(duì)word、wps和multisim等軟件的了解和運(yùn)用，真正做到了學(xué)以致用。除此之外，本次設(shè)計(jì)還培養(yǎng)了我的耐心，獨(dú)立思考能力，知識(shí)的運(yùn)用能力以及認(rèn)真仔細(xì)的做事態(tài)度。五附錄。 三極管三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極

14、管，也稱雙極型晶體管,晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成輻值較大的電信號(hào)， 也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。1三極管的發(fā)明1947年12月23日，美國(guó)新澤西州墨累山的貝爾實(shí)驗(yàn)室里，3位科學(xué)家巴丁博士、布菜頓博士和肖克萊博士在緊張而又有條不紊地做著實(shí)驗(yàn)。他們?cè)趯?dǎo)體電路中正在進(jìn)行用半導(dǎo)體晶體把聲音信號(hào)放大的實(shí)驗(yàn)。3位科學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn)，在他們發(fā)明的器件中通過的一部分微量電流，竟然可以控制另一部分流過的大得多的電流，因而產(chǎn)生了放大效應(yīng)。這個(gè)器件，就是在科技史上具有劃時(shí)代意義的成果晶體管。因它是在圣誕節(jié)前夕發(fā)明的，而且對(duì)人們未來的生活發(fā)生如此巨大的影響，所以被稱為“獻(xiàn)給世界的圣誕節(jié)禮物

15、”。另外這3位科學(xué)家因此共同榮獲了1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。晶體管促進(jìn)并帶來了“固態(tài)革命”，進(jìn)而推動(dòng)了全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體電子工業(yè)。作為主要部件，它及時(shí)、普遍地首先在通訊工具方面得到應(yīng)用，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。由于晶體管徹底改變了電子線路的結(jié)構(gòu)，集成電路以及大規(guī)模集成電路應(yīng)運(yùn)而生，這樣制造像高速電子計(jì)算機(jī)之類的高精密裝置就變成了現(xiàn)實(shí)。2工作原理晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管，（其中，N表示在高純度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電，而p是加入硼取代硅，產(chǎn)生大量空

16、穴利于導(dǎo)電）。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。對(duì)于NPN管，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。在制造三極管時(shí)，有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）及基區(qū)的多

17、數(shù)載流子（空穴）很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流了。由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流Ibo.根據(jù)電流連續(xù)性原理得：Ie=Ib+Ic這就是說，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib，就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：1=Ic/Ib式中：1-稱為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量Ic與基極電流的

18、變化量Ib之比為：= Ic/Ib式中-稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時(shí)1和的數(shù)值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?.三極管放大時(shí)管子內(nèi)部的工作原理1) 發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子電源Ub經(jīng)過電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子）不斷地越過發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū)，形成發(fā)射極電流Ie。同時(shí)基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度，可以不考慮這個(gè)電流，因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。2) 基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合電子進(jìn)入基

19、區(qū)后，先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散，被集電結(jié)電場(chǎng)拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子（因?yàn)榛鶇^(qū)很?。┡c基區(qū)的空穴復(fù)合，擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。 （3) 集電區(qū)收集電子由于集電結(jié)外加反向電壓很大，這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子（空穴）也會(huì)產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，流向基區(qū)形成反向飽和電流，用Icbo來表示，其數(shù)值很小，但對(duì)溫度卻異常敏感。3.三極管的分類:a.按材質(zhì)分: 硅管、鍺管b.按結(jié)構(gòu)分

20、: NPN 、 PNP。c.按功能分: 開關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管等. 貼片三極管d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管e.按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管f.按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管、平面管g.按安裝方式:插件三極管、貼片三極管 插件三極管4.晶體三極管的三種工作狀態(tài)截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。放大狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)

21、基極電流對(duì)集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)=Ic/Ib，這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。根據(jù)三極管工作時(shí)各個(gè)電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，電子維修人員在維修過程中，經(jīng)常要拿多用電表測(cè)量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作情況和工作狀態(tài)。5.三極管的基本放大電

22、路基本放大電路是放大電路中最基本的結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成復(fù)雜放大電路的基本單元。它利用雙極型半導(dǎo)體三極管輸入電流控制輸出電流的特性，或場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體三極管輸入電壓控制輸出電流的特性，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。本章基本放大電路的知識(shí)是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)。基本放大電路一般是指由一個(gè)三極管或場(chǎng)效應(yīng)管組成的放大電路。從電路的角度來看，可以將基本放大電路看成一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)。放大的作用體現(xiàn)在如下方面：1) 放大電路主要利用三極管或場(chǎng)效應(yīng)管的控制作用放大微弱信號(hào)，輸出信號(hào)在電壓或電流的幅度上得到了放大，輸出信號(hào)的能量得到了加強(qiáng)。2) 輸出信號(hào)的能量實(shí)際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號(hào)能量，提供

23、給負(fù)載。共射組態(tài)基本放大電路的組成共射組態(tài)基本放大電路是輸入信號(hào)加在加在基極和發(fā)射極之間，耦合電容器C1和Ce視為對(duì)交流信號(hào)短路。輸出信號(hào)從集電極對(duì)地取出，經(jīng)耦合電容器C2隔除直流量，僅將交流信號(hào)加到負(fù)載電阻RL之上。放大電路的共射組態(tài)實(shí)際上是指放大電路中的三極管是共射組態(tài)。在輸入信號(hào)為零時(shí)，直流電源通過各偏置電阻為三極管提供直流的基極電流和直流集電極電流，并在三極管的三個(gè)極間形成一定的直流電壓。由于耦合電容的隔直流作用，直流電壓無法到達(dá)放大電路的輸入端和輸出端。當(dāng)輸入交流信號(hào)通過耦合電容C1和Ce加在三極管的發(fā)射結(jié)上時(shí)，發(fā)射結(jié)上的電壓變成交、直流的疊加。放大電路中信號(hào)的情況比較復(fù)雜，各信號(hào)的

24、符號(hào)規(guī)定如下：由于三極管的電流放大作用，ic要比ib大幾十倍，一般來說，只要電路參數(shù)設(shè)置合適，輸出電壓可以比輸入電壓高許多倍。uCE中的交流量 有一部分經(jīng)過耦合電容到達(dá)負(fù)載電阻，形成輸出電壓。完成電路的放大作用。由此可見，放大電路中三極管集電極的直流信號(hào)不隨輸入信號(hào)而改變，而交流信號(hào)隨輸入信號(hào)發(fā)生變化。在放大過程中，集電極交流信號(hào)是疊加在直流信號(hào)上的，經(jīng)過耦合電容，從輸出端提取的只是交流信號(hào)。因此，在分析放大電路時(shí)，可以采用將交、直流信號(hào)分開的辦法，可以分成直流通路和交流通路來分析。4. 放大電路的組成原則：1) 保證放大電路的核心器件三極管工作在放大狀態(tài)，即有合適的偏置。也就是說發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2) 輸入回路的設(shè)置應(yīng)當(dāng)使輸入信號(hào)耦合到三極管的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產(chǎn)生三極管的電流控制關(guān)系，變成集電極電流的變化。3) 輸出回路的設(shè)置應(yīng)該保證將三極管放大以后的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成負(fù)載需要的電量形式（輸出電壓或輸出電流）。本實(shí)驗(yàn)用到的2SC1815三極管2SC1815，采用TO-92 封裝方式。晶體管極性:NPN電壓, Vceo:50V截止頻率 ft, 典型值:80MHz功耗, Pd:400mW集電極直流電流:0.15A直流電流增益 hFE:120封裝類型:TO-92針腳數(shù):3功耗:400mW封裝類型:TO-92總功率, Ptot: