三极管电流放大演示器

　　该演示器的面板为50cm×40cm。箱厚8cm。面板上装有66只发光二极管、2只直流电流表、3只开关、1个旋钮。通过发光二极管组成的流水灯。把抽象的电流流动用流水灯的流动进行模拟演示。两只电流表分别显示三极管基极和集电极电流。清楚、精确地反映出两路电流的大小和它们的相互关系。还可以看出三极管饱和时两路电流的变化情况。演示时。通过旋动旋钮。调节三极管基极电路中的可变电阻，不仅可以清楚地看到两只电流表上的指针偏转在改变，还可以直观地看到反映基极电流大小的流水灯的流动速度和反映集电极电流大小的流水灯的流动速度。电流越大，对应流水灯的流动速度越快。

　　演示三极管截止时，把基极电路中的开关断开，其他两只开关接通，可以看到两只电流表上的指针没有偏转。反映基极电流大小的流水灯不亮，而反映集电极电流大小的流水灯有几只亮着，但不会流动。

　　演示三极管放大时，把三只开关都接通，可以看到两只电流表上的指针均有偏转，反映基极电流大小和反映集电极电流大小的流水灯都在流动。随着旋钮的顺时针旋转，三极管基极电路中可变电阻阻值在减小，两只电流表上的指针偏转增大，反映两路电流大小的流水灯的流动速度加快。反之，指针偏转减小、流水灯的流动速度降低。

　　当旋钮顺时针旋到一定位置，即三极管基极电路中可变电阻阻值减小到一定值时，可以看到集电极上的电流表指针偏转和反映集电极电流大小的流水灯的流动速度不再增大，而基极上的电流表指针偏转和反映基极电流大小的流水灯的流动速度可以继续增大。这就是三极管饱和状态时的工作情况。

　　当把三极管集电极电路中的开关断开。其他两只开关接通时，可以看到基极上的电流表指针照常偏转。基极上的流水灯照常流动，偏转多少、流动速度照样与基极电路中可变电阻阻值大小有关。而集电极上的电流表指针没有偏转，集电极上的流水灯没有亮。

　　本演示器的具体电路如上图、下图所示。上图中的ICl、IC2、电位器W1-1及三极管V1～V3等组成基极流水灯控制电路。

　　IC3、IC4及三极管V5~V8等组成集电极流水灯控制电路。电位器Wl-2、三极管V4等就是面板上的三极管电流放大电路。ICl和IC3为时基电路NE555。IC2和IC4为十进制计数/分颁电路CD4017。改变w1-l的阻值，可以改变ICl的振荡频率。ICl（3）脚输出的振荡信号加到IC2的脉冲输入端。其Y0～Y3输出端即（3）、（2）、（4）、（7）脚依次输出高电平。（7）脚的输出加到复位端，Y0～Y2的高电平分别控制三极管V1～V3通断，从而使三组发光二极管轮流导通，产生流动效果。同理，IC3输出的振荡信号加到IC4的脉冲输入端，IC4输出的高电平分别控制三极管V6~V8通断。与左边控制电路不同的是。右边控制电路的流动速度不是直接由电位器调节，而是由三极管V4控制的。V4截止时，IC3停止振荡，流水灯不流动。V4集电极的电压越低，IC3振荡越快，流水灯的流动速度也越快。V4饱和后，V4的集电极与发射极间的电压降基本恒定，IC3的振荡不再加快，流水灯流动速度也就不再加快了。图3中，W1为100kΩ双连电位器。K1、K3为单刀单掷开关，K1除控制三极管V4基极通断外，还控制基极流水灯电路的电源。K2为四刀双掷开关，其中K2-l控制三极管V4集电极通断和集电极流水灯控制电路的电源。K3为总电源开关。LEDl～LED66为红色φ5mm发光二极管，C2为涤纶电容，G1为1mA直流电流表，G2为50mA直流电流表。7812为12V三端稳压集成块。

　　下图是66只发光二极管的连接电路。当开关K2-l闭合时，K2-2、K2-3、K2-4开关触点接在图中的上方，LED31～LED40、LED44～LED53、LED57～LED66由集电极流水灯控制电路控制。当开关K2-l断开时，K2-2、K2-3、K2-4开关触点接在图中的下方。上述发光二极管由基极流水灯控制电路控制。

　　各发光二极管在面板上的安装位置如右图所示。

　　使用现状：本演示器经部分中职学校、技校电子电器专业学生使用，效果很好。

　　发展方向：借助发光二极管模拟电流的流动来进行直观教学，不仅可以用在本演示器上，还可以用于如二极管组成的桥式整流、全波整流、半波整流等电路，以及变压器升降压、高压送电、LC振荡、电容充放电等电路的演示中。发光二极管不仅可以设计成三组，还可以设计成四组或四组以上，从而达到更佳的流动效果。发光二极管也可以采用φ3mm的，φ8mm、φ10mm的，普通亮度的，或高亮度的。就本演示器来说，可以把面板设计成如左图所示，即采用独立的发光二极管作为反映集电极电流大小的流水灯和基极电流大小的流水灯。同时在三极管的基极与发射极间、集电极与发射极间各接一只双刀双掷开关。

　　从而可以增加两项三极管出现短路情况的演示。对于流水灯的控制电路，可以把发光二极管的供电电压设计成更高值，这样每组中的发光二极管可以串接得更多。从而降低每个驱动三极管的工作电流。

　　注：上图中电阻R6焊在发光二极管电路板上，变压器B次级15V输出端串接一只0.5A保险管。组装完成通电时，若两只电流表指针出现抖动现象，可在三极管V4的b极与地之间接一只10μF/16V的电解电容。若出现流水灯有时闪动无序的现象，可在ICl、IC2和IC3、IC4的电源正极与地之间各接一只220μF/25V的电解电容。

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