实验二晶体三极管特性分析和静态工作点设置
04013110万晓宁
实验目的:
1.熟悉仿真软件Multisim的使用,掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法
2.熟悉仿真软件Multisim的直流工作点分析、交流分析、温度扫描和参数扫描分析方法3.熟悉PocketLab硬件实验平台,掌握基本功能的使用方法
4.通过软件仿真,了解晶体三极管输入特性和输出特性
5.通过软件仿真和硬件实验验证,掌握晶体三极管静态工作点分析和设计方法
实验预习:
图2-1 所示电路中,双极型晶体管2N3904 的120,V BE ( on )0 . 7 | V。计算三机关各极 |
|
图2-1
实验内容: | |
1.在Multisim中搭建图2-2所示电路,利用器件扫描方式仿真双极型晶体管2N3904的输
入特性曲线
图2-2
按照实验内容要求设置对应参数,V2为参变量,扫描种类为List,Valuelist 值为0,0.3,
10;V1 为主变量,起始值为400mV,终止值为1V,步进值为30mV;扫描方式为嵌套扫 |
2.采用图2-2所示电路,利用器件扫描方式仿真双极型晶体管2N3904的输出特性曲线
按照实验内容要求设置对应参数,V1为参变量,扫描种类为List,Valuelist 值为0.8、0.85、0.9、0.95、1;V2为主变量,起始值为400mV,终止值为4V,步进值为40mV;扫描方式为嵌套扫描;输出值为IC。
双极型晶体管2N3904的输出特性曲线族
3.采用图2-2所示电路,选择直流扫描方式,扫描电源为V1,起始值为0.5,终止值为
0.9,步进值设定为0.05,输出值为 | ( | | I | CI | B | ) | |||
双极型晶体管 | 与 | V BE | 的关系曲线 | | | | | | |
在双极型晶体管的截止区内(V BE的增大而近似线性增大;在双极型晶思考:阐述与V BE的关系,说明直流工作点设置时的注意事项 | |||||||||||||
随 | V BE | 的增大而减小。 | |||||||||||
在进行直流工作点的设置时,既要保持 | V BE | > | V BE | (on | ) | ,确保双极型晶体管工作在放大区内, | |||||||
又要控制 | V BE | 在一个合适的范围内,防止因 | V BE | 过大而导致 | 值与理论值出现较大偏差。 | ||||||||
4.采用图2-3 所示电路,利用温度扫描方式仿真双极型晶体管 | 与温度关系 |
图2-3
扫描类型设置为线性,起始值为-40,终止值为125,步进值设定为2,输出值为 | ( | | I | CI | B | ) | |
双极型晶体管 | 与温度关系曲线 |
5.在图2-2所示电路中,设置V1=0.7V,交流分析幅度为1V,利用交流仿真方式仿真双极
型晶体管 | f | T |
|
设定起始频率为1,终止频率为60,扫描类型为10倍频程,垂直刻度为分贝,输出值为
( | | I | CI | B | ) | 与 | f | T | 关系曲线 |
双极型晶体管的 |
6.根据图2-1所示电路,在Multisim中搭建晶体三极管2N3904得直流偏置电路,选择列
出静态工作点各节点电压和各支路电流,进行直流工作点仿真,并将结果填入表2-1中
| 计算值 | 仿真值 | 实测值 |
基极电流I B ( A ) | 3.47 淘 | 豆网 | NULL |
www集电极电流 | tao | ocs | com |
集电极电压(V) | | | |
发射极电压(V) | 0.92 | 0.9743568 | 1.024 |
工作区域 | 放大区 | 放大区 | 放大区 |
表2-1 晶体三极管2N3904 静态工作点( | RB | 2 | | 20 | k | ) | |||||
7.将图2-1 中的 | R B | 2 | 改为2 | k | ,重新进行直流工作点仿真,完成表2-2,体会偏置设置对 |
三极管工作状态的影响
淘 | 豆网 |
基极电流I B ( A ) | |
集电极电流www.tao | ocs.com |
集电极电压(V) | 5.00000 |
发射极电压(V) | 1.9116915E-07 |
工作区域 | 截止区 |
表2-2 晶体三极管2N3904 静态工作点( | RB | 2 | k | ) | |||||
8.将图2-1 中的 | R B | 2 | 改为80 | k | 重新进行直流工作点仿真,完成表2-3,体会偏置设置对三 |
极管工作状态的影响
淘 | 豆网 |
www.tao基极电流 | ocs.com |
集电极电流 | |
集电极电压(V) | 1.71434 |
发射极电压(V) | 1.62457 |
工作区域 | 饱和区 |
表2-3 晶体三极管2N3904 静态工作点( | RB | 2 | | 80 | k | ) |
二、硬件实验
本实验采用PocketLab实验平台提供的直流+5V电源和直流电压表测量工具
1.电路连接
根据图2-1在面包板上搭试电路,并将PocketLab的直流输出端+5V 和GND与电路的电
源、地节点连接。 | |
2.节点电压测量
将PocketLab的一路输入端接到电路中的待测点,在选择的通道中直接读出各节点电压3.数据记录
将测得的电流、电压数据填入表2-1,完成计算值、仿真值和测试值的对比
实验思考:
将图2-1 所示电路中的NPN 2N3904 改为PNP 2N3906,2N3906 的 | | 230 | , | ||||||
V BE | ( | on | ) | | 0 . 7 | V。 |
重复以上步骤,计算仿真和测试QB的各极电流和集电极电压。完成表2-4。
提示:根据PNP和NPN管不同的偏压方法,可尽量保持所有元件和连接方式不变,仅采
用-5V 电源实现PNP 管偏置。 | |
对上图电路进行直流工作点分析 | |
| | | | |||
基极电流www | tao | ocs | com | |||
| 0.428 | 0.43172677 | 0.447 | |||
集电极电压(V) | -2.99 | -2.97163 | -2.7 | |||
发射极电压(V) | -0.945 | -0.938019 | -0.963 | |||
工作区域 | 放大区 | 放大区 | 放大区 |
表2-4晶体三极管2N3906静态工作点
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