實驗二-晶體三極管特性分析和靜態(tài)工作點設(shè)置

1、實驗二晶體三極管特性分析和靜態(tài)工作點設(shè)置實驗?zāi)康模?熟悉仿真軟件 Multisim的使用，掌握基于軟件的電路設(shè)計和仿真分析方法2.熟悉仿真軟件 Multisim的直流工作點分析、交流分析、溫度掃描和參數(shù)掃描分析方法3熟悉PocketLab硬件實驗平臺，掌握根本功能的使用方法4. 通過軟件仿真，了解晶體三極管輸入特性和輸出特性5. 通過軟件仿真和硬件實驗驗證，掌握晶體三極管靜態(tài)工作點分析和設(shè)計方法 實驗預(yù)習(xí)：圖2-1所示電路中，雙極型晶體管2N3904的 120，VBE(on) 0.7V。計算三機(jī)關(guān)各極電流和電壓，填入表 2-1計算欄。Q1r s - r3 ：2»>TJ1-2圖2

2、0- 呂.解：*=面*5# =界5= 0.9667VfcjVEj； =til A = 0.439mA = “£ia£iIjj = -p- = 3.662|jAVc=5-4.7實驗內(nèi)容：一、仿真試驗1.在Multisim 中搭建圖2-2所示電路，利用器件掃描方式仿真雙極型晶體管2N3904的輸入特性曲線。量參數(shù)V1掃描種類為Liner，設(shè)定好其實質(zhì)、終止值和步進(jìn)值。然后設(shè)定輸出變量為IB ,進(jìn)行掃描就得到了輸入特性曲線族。輸入特性曲線族如下：加-200000ni -150000m-10.0000m -SOQCOrn -3 6736e-019-SOOCOmDesig rdDev

3、ice Parameter Sweep:_.A占&也止i-一店一-11r111WQOOOm6000000mTOO.QODOmSQOOOQOmWO.TOOQm1.0000de西vv2 dc=0 Mvv 1 申dc=0.3i m vvt 應(yīng)t*2 dc=10on wl分析：1從圖中可以看出在放大區(qū)，V2越大，在同一輸入電壓 V1處，輸入電流越大。V2不變時,輸入電流隨輸入電壓的增大而增大。2三極管有一定的導(dǎo)通電壓，其值在 0.7V附近。2采用圖2-2所示電路，利用器件掃描方式仿真雙極型晶體管2N3904的輸出特性曲線。設(shè)置其掃描參數(shù)為 V1，掃描種類為List并設(shè)定掃描值為 0.7V、0.

4、9V、1V和10V。再設(shè)定掃 描主變量參數(shù)V2,掃描種類為Liner，設(shè)定好其實質(zhì)、終止值和步進(jìn)值。然后設(shè)定輸出變量 為IC,進(jìn)行掃描就得到了輸入特性曲線族。輸出曲線族如下：Design2-2Device Parameter Sweep:2 5OM2 OOM'1 50Mb1.0000 '500 0000m0.0000 也-SOO.OOOOmQOOOQ 500,0000mLQOQOi.&coo2.0X102 50003 WOOqqltic. vv1 Cc=0.7 on vv2色 qqic. irv1dcMt.S on vv2qc1c, vrl dicT w2dcr= 10

5、 on vw2分析:1同一 V1的情況下，輸出電流隨 V2的增大而增大。同一 V2 , V1越大，輸出電流越大。2當(dāng)V2等于以及小于0.7V時，三極管仍處于截至狀態(tài)。3 輸出電流增大到一定的數(shù)值后電流就不再變化。電流不再變化那點所對應(yīng)的電壓隨V1 的增加越來越大。之前的曲線近似線性。3采用圖2-2所示電路，選擇直流掃描方式，掃描電源為V1，起始值為0.5，終止值為0.9, 步進(jìn)值設(shè)定為0.05，輸出值為 IC/IB雙極型晶體管與Vbe的關(guān)系曲線如下:Vo tage (V)270257(JioUno<notniii.Design2-1DC Transfer Characteristic4-

6、'A' -A打ATRH5OTm6QQni70Qm300m9(X)mwl VoltagofV)思考：請闡述與Vbe的關(guān)系，說明直流工作點設(shè)置時的考前須知。答： 先隨Vbe的增大而增大，而后在 Vbe到達(dá)約0.7V時， 又隨Vbe的增大而減小。在設(shè)置直流工作點時，應(yīng)盡量使三極管工作在放大區(qū)，即Vbe大于0.7V時。同時為了更好地觀測試驗結(jié)果應(yīng)使的值盡量大。4采用圖2-3所示電路，利用溫度掃描方式仿真雙極型晶體管與溫度關(guān)系。圖2-3分析：從圖中看來,與溫度具有線性關(guān)系,隨溫度的增大而增大。與溫度關(guān)系圖如下:Design2-4Temperature Sweep洌0000A200 000

7、0 -盤一 1.-A 仍 0000'ISO.OOC'O AA12t.OK_ A100.0000 -A750000-500000 -250QCTC.OTOO25LXXTO50CKX®75.00001'JQCKXJO 倚 0000TamporaturooqqlkJ/qqtibJ5.在圖2-2所示電路中，設(shè)置 V1= 07，交流分析幅度為1V,利用交流仿真方式仿真雙極 型晶體管fT。仿真曲線如下：Desigr2-1uAC Analysis| 初乂起AAA甘_&_雷 3二y 丁士 l l 1.0 46 28JD 2500 ZBk 2B0K10M 100M100

8、0M1.0G fi2G IOC0GFrequency (Hz)咨啟ql岡起0T冏2&0Q23k230kA1.0M13 OM 10D9M10G B2G 1MQG203'J-Ai-200 L0 462S0Froquoncy (Hz)如以下圖，fT約為3M，在頻率小于這個值得時候，的值不變，后來逐漸減小。6跟據(jù)圖2-1所示電路，在 Multisim中搭建晶體三極管 2N3904得直流偏置電路，選擇列出 靜態(tài)工作點各節(jié)點電壓和各支路電流，進(jìn)行直流工作點仿真，并將結(jié)果填入表2-1中。仿真結(jié)果如下：DC Operatng Point1.459.35532U2(&qqipb|3.63

9、S77u3qql|»e-442.99403 U4VCvcc)5.000005V(4)293S526VCDLS1B1&7VCT974.35680 maVK385.77陽 lm表2-1計算值仿真值實測值基極電流lB( A)NULL集電極電流lC(mA)集電極電壓(V)發(fā)射極電壓(V)工作區(qū)域放大區(qū)放大區(qū)放大區(qū)7將圖2-1中的Rb2改為2k ，重新進(jìn)行直流工作點仿真，完成表2-2,體會偏置設(shè)置對三極管工作狀態(tài)的影響。仿真結(jié)果如下：PC Operating Point11S3,1228 p承 qlpb3.77223 p3V-S6.0507 p5.Q0Q0Q5V(4)5,000006v

10、(i>p7 (a-191.1&915 nV(2)173.79QKn表2-2仿真值基極電流lB( A)集電極電流lC(mA)集電極電壓(V)發(fā)射極電壓(V)工作區(qū)域截止區(qū)8將圖2-1中的Rb2改為80 k ，重新進(jìn)行直流工作點仿真，完成表2-3,體會偏置設(shè)置對三極管工作狀態(tài)的影響。仿真結(jié)果如下：D亡 Operating Point1qq即匚的* 口9刖2 u2輕 qlpb39.X761U373e.46153u4VCvcc)5.000005V(4)L7143 斗6VCD2.2S3577VW1.624578呦1斗 76ES表2-3仿真值基極電流lB( A)集電極電流lC(mA)集電極電

11、壓(V)發(fā)射極電壓(V)工作區(qū)域飽和區(qū)二、硬件實驗本實驗采用PocketLab實驗平臺提供的直流+5V電源和直流電壓表測量工具。實驗步驟：1. 電路連接根據(jù)圖2-1在面包板上搭試電路，并將PocketLab的直流輸出端+5V和GND與電路的電源、地節(jié)點連接。2. 節(jié)點電壓測量將 PocketLab的一路輸入端接到電路中的待測點，在直流電壓表界面相應(yīng)的通道中直接讀出各節(jié)點電壓。3. 將測得的電流、電壓數(shù)據(jù)填入表2-1，完成計算值、仿真值和測試值的比照。比擬表2-1中三種途徑得到的值可以看出其計算值、仿真值和實測值相差不大，結(jié)果準(zhǔn)確。實驗思考：將圖 2-1 所示電路中的 NPN2N3904改為 PNP2N3906, 2N3906 的 230，VBE(on) 0.7 Vo重復(fù)以上步驟，計算仿真和測試QB的各極電流和集電極電壓。完成表 2-4。提示：根據(jù)PNP和 NPN管不同的偏壓方法，可盡量保持所有元件和連接方式不變，僅采用-5V電源實現(xiàn)PNP管偏置。在Multisim 中建立以下圖所示電路，將圖2-1中的NPN2N3904改為PNP2N3906，電壓VCC 的值由5V改為-5V電路