xxx大学
开放性实验报告
（A类）
项目名称： 三极管开关电路设计 实验室名称： 创新实验室 学生姓名： xxxxxxxx
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创新实验项目报告书
实验名称 姓名
三极管开关电路设计
xxx
日期 专业
xxx xxx
一、实验目的（详细指明输入输出）
1.最大开关频率≥10KHz（不加输出负载）； 2.其输出用以控制继电器的通断（输入信号1Hz）； 3.有效输入控制电压Vin≤0.7V或Vin≥4.3V；
4.设计两种开关电路：高电平饱和导通、低电平饱和导通。 二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程）(不超过1页)
晶体管开关电路可以有两种，分别是共射开关电路，共集电极开关电路。 共射开关电路的NPN型晶体管电路如下图所示：
当VIN>VON时，晶体管基极-发射极导通，有电流流过集电极，又晶体管发射级接地，晶体管工作在饱和区，流过集电极电流很大，VCE很小，相当于把集电极-发射极的一个“开关”闭合了一样，从而形成开关动作；
共集电极开关电路的NPN型晶体管电路如下图所示：
当VBE>VON时，晶体管基极-发射极导通，有电流流过集电极和发射极，此时将信号从发射极电阻取出，可以得到总比基极电压小0.7V的电压值，于是，当基极输入标准的TTL电平的时候，NPN共集电极开关电路从集电极可以得到0.7V和5V的电压。还有一点，由于共集电极晶体管电路输出电压同输入电压同向，可以消除米勒效应的影响，因此共集电极开关电路的开关频率大大优于共射极
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开关电路。
综上，我们本次试验选择共集电极开关电路作为实验电路。 三、实验过程（记录实验流程，提炼关键步骤）（尽可能详细）
a) 确定元件型号，查找相关资料，设计最初的设计原理图。 由于手头上只有8050和8550型晶体管，而此次开关电路设计要求对晶体管并不苛刻，因此直接拿8050和8550作为本次试验所用的晶体管。 原理图如下图所示： b) 在仿真软件上进行仿真。 按照原理图搭建仿真电路，仿真结果如下图所示： 仿真结果中，输入5V正弦波给予2.5V偏置以便观察共集开关电路的特性。在仿真结果中可以看到，当输入电压大于4.4V时，管子基极-发射极关断，从射极电阻取出的电压直接为VCC——在这里为5V。 c) 按照电路原理图焊接电路板。
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首先对元器件布局，而后粗略加锡使元件固定在板子上，而后补锡进一步焊牢元件，而后按照原理图走锡完成对电路的焊接。 d) 对电路板进行调试，并进行改进。 我们取输入频率为100KHz，5VPP的方波信号作为信号输入，分别对高电平饱和导通，低电平饱和导通开关电路进行测试。测试波形如下图所示： 低电平饱和导通：
高电平饱和导通：
可以看到，共集电极开关电路即使在100KHz的频率下依旧表现的很好。 四、实验结果（详细列出实验数据、结论分析）
首先我们继续探求共集电极开关电路的开关频率，看一看这个实验电路的开关极限频率是多少。
下图黄色波形的是输入信号为函数信号发生器显示5VPP-100KHz方波的输出信号波形，可以看到，此时开关电路表现先较好，基本可以满足使用需要；
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下图黄色波形的是输入信号为函数信号发生器显示5VPP-200KHz方波的输出信号波形，可以看到，此时开关电路在下降沿后出现了波形震荡，但此时也基本可以满足使用要求。
下图黄色波形的是输入信号为函数信号发生器显示5VPP-600KHz方波的输出信号波形，可以看到，此时开关电路在下降沿处的震荡进一步加剧，此时输出的方波已无法满足实用要求了。
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晶体管开关电路设计报告
