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实验二晶体三极管特性分析和静态工作点设置

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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:

2-1 所示电路中,双极型晶体管2N3904 的120V BE ( on )0 . 7
电流和电压,填入表2-1 计算栏。

V。计算三机关各极


2-1

实验内容:
一、仿真试验




1.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

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ListValuelist 值为00.3

10V1 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
描;输出值为IB


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ListValuelist 值为0.80.850.90.951V2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

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

管的放大区内(V BE >0.7V),当V BE比较接近0.7V 时值近似不变,当V BE继续增大时

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



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

)

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




计算值

仿真值

实测值

基极电流I B( A )

3.47

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


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



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


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



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


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 GND与电路的电

源、地节点连接。



2.节点电压测量
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 2N39062N3906

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PNPNPN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

-5V 电源实现PNP 管偏置。
Multisim 中建立下图所示电路,将图2-1 中的NPN 2N3904 改为PNP 2N3906,电压 V

对上图电路进行直流工作点分析








基极电流www

tao

ocs

com


集电极电流

IC

(mA )


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

2-4晶体三极管2N3906静态工作点



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