在電子技術(shù)中，三極管是使用極其普遍的一種元器件，三級(jí)管的參數(shù)與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此，在電子設(shè)計(jì)中，三極管的管腳、類型的判斷和測(cè)量非常重要。測(cè)量三極管管腳的方法有多種，其中實(shí)驗(yàn)室常用的是利用萬用表和三極管各管腳的特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，但由于三極管各個(gè)引腳間的電壓、電流關(guān)系復(fù)雜，且三極管本身體積較小，給測(cè)量帶來很大不便，而目前市場(chǎng)上還沒有對(duì)三極管管腳、類型自動(dòng)判別的裝置。因此，設(shè)計(jì)出一款能夠自動(dòng)判別三極管管腳、類型的電路顯得尤為重要。
1、硬件電路組成原理
根據(jù)目前常用三極管的類型及管腳排列方式，設(shè)計(jì)的自動(dòng)判別電路包含中心控制單元、轉(zhuǎn)換電路、檢測(cè)放大電路和顯示電路四個(gè)部分，如圖1所示，其中用AT89C2051作為中心控制單元。
圖1 判別儀的系統(tǒng)方框圖
2、硬件電路設(shè)計(jì)
圖2所示為三極管管腳類型自動(dòng)判別硬件電路原理圖，該硬件電路主要包括單片機(jī)AT89C2051、反相器CD4069、光電耦合器4N25、74LS06、74LS07、若干電阻和電容等元器件。
圖2 判別電路原理圖
首先由單片機(jī)的P3.0~P3.2口送出三位二進(jìn)制碼(高低不同的電平)，分別送至三極管的1、2、3號(hào)引腳。對(duì)于不同的三極管，在單片機(jī)送出不同的編碼時(shí)，其1、2、3號(hào)引腳上的電流方向不同，有流入和流出兩種情況，用兩只光電耦合器反向并聯(lián)來檢測(cè)哪個(gè)方向上有電流通過，此時(shí)三位二進(jìn)制碼變成六位二進(jìn)制碼。將檢測(cè)到的來自光電耦合器的電信號(hào)進(jìn)行放大，由于此時(shí)輸出的信號(hào)并非標(biāo)準(zhǔn)的高低電平，不能直接被單片機(jī)識(shí)別，相位也不符合要求，故加一級(jí)反相器CD4069進(jìn)行反相，然后將反相器輸出的標(biāo)準(zhǔn)的六位二進(jìn)制碼送至單片機(jī)的P1.0~P1.5口。單片機(jī)根據(jù)從P1口讀出的數(shù)據(jù)與單片機(jī)內(nèi)部預(yù)先寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)滿足相應(yīng)的條件時(shí)從P3.3~P3.7口輸出檢測(cè)結(jié)果，最后用發(fā)光二極管來顯示對(duì)應(yīng)的三極管類型。
3、軟件設(shè)計(jì)
由于常用的中小功率三極管中NPN的三極管管腳排列順序有EBC、ECB、BCE三種(有極少數(shù)例外，可忽略不計(jì))，而PNP的只有EBC一種排列順序。所以，按照此規(guī)律進(jìn)行軟件的編寫。總體編程思想是在各種不同管腳排列順序的三極管三個(gè)管腳上加上不同電壓，測(cè)試其電流情況并將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼。將這些二進(jìn)制碼寫入單片機(jī)，外部輸入的數(shù)據(jù)與單片機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制碼進(jìn)行比較，如果讀入數(shù)據(jù)與內(nèi)部事先寫入的某個(gè)數(shù)據(jù)相等，則所測(cè)的三極管就為這個(gè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的三極管的管型和管腳，然后用對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮指示出管型、管腳。
軟件主程序流程圖如圖3所示。
圖3 程序流程圖
對(duì)應(yīng)的程序?yàn)椋?/p>
圖4所示為制作的PCB板圖，實(shí)物制作成功后，取一只三極管，將管腳按1、2、3順序插入產(chǎn)品的測(cè)試孔中，保證接觸良好，然后按下電源鍵，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位后運(yùn)行，由LED指示出所測(cè)三極管對(duì)應(yīng)的管型和管腳。LED燈的順序與管腳管型是一一對(duì)應(yīng)的，若左邊第一只LED燈亮則所測(cè)三極管為NPN型，管腳排列順序?yàn)锽EC;若左邊第二只LED燈亮則所測(cè)三極管為PNP型，管腳排列順序?yàn)镋BC;若左邊第三只LED燈亮則所測(cè)三極管為NPN型，管腳排列順序?yàn)镋CB;若左邊第四只LED燈亮則所測(cè)三極管為NPN型，管腳排列順序?yàn)镋BC;若四只LED燈同時(shí)閃爍則可能是被測(cè)三極管已壞或有引腳接觸不良，單片機(jī)中未寫該管型對(duì)應(yīng)的程序。
在制作實(shí)物的過程中，可以從左至右依次在LED燈的一側(cè)標(biāo)明所對(duì)應(yīng)的管腳和類型，也可以用不同顏色的LED燈來顯示不同的管腳和管型。
4、結(jié)論
根據(jù)硬件電路和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行電路的焊接和調(diào)試，設(shè)計(jì)所得的判別儀可以快速準(zhǔn)確地判斷小功率三極管的管腳和類型，并由相應(yīng)的指示電路顯示出判斷結(jié)果，比用萬用表測(cè)量要方便快捷很多。
本設(shè)計(jì)由于采用單片機(jī)作為中心控制單元，故可擴(kuò)展性強(qiáng)。比如可在本作品的基礎(chǔ)上增加測(cè)量三極管β值的電路，可用數(shù)碼管顯示出β值。另外，本設(shè)計(jì)現(xiàn)在只能測(cè)量常見中小功率的三極管，若加上驅(qū)動(dòng)電路、限流電路，修改部分源程序也可測(cè)量大功率三極管。
