实验二-晶体三极管特性分析和静态工作点设置.doc

实验二 晶体三极管特性分析和静态工作点设置实验目的：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，V。计算三机关各极电流和电压，填入表2-1计算栏。图2-1解：VB=2060*5V=53VVE=53-0.7V=0.9667VIE=VE2.2mA=0.439mA=ICIB=IB=3.662AVC=5-4.7IC=2.9367V实验内容：1、 仿真试验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设置其扫描参数为V2，扫描种类为List并设定扫描值为0、0.3V和10V。再设定扫描主变量参数V1,扫描种类为Liner，设定好其实质、终止值和步进值。然后设定输出变量为IB，进行扫描就得到了输入特性曲线族。输入特性曲线族如下：分析：1）.从图中可以看出在放大区，V2越大，在同一输入电压V1处，输入电流越大。V2不变时，输入电流随输入电压的增大而增大。2）.三极管有一定的导通电压，其值在0.7V附近。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。设置其扫描参数为V1，扫描种类为List并设定扫描值为0.7V、0.9V、1V和10V。再设定扫描主变量参数V2,扫描种类为Liner，设定好其实质、终止值和步进值。然后设定输出变量为IC，进行扫描就得到了输入特性曲线族。输出曲线族如下：分析：1） 同一V1的情况下，输出电流随V2的增大而增大。同一V2，V1越大，输出电流越大。2） 当V2等于以及小于0.7V时，三极管仍处于截至状态。3） 输出电流增大到一定的数值后电流就不再变化。电流不再变化那点所对应的电压随V1的增加越来越大。之前的曲线近似线性。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，输出值为双极型晶体管与的关系曲线如下：思考：请阐述与的关系，说明直流工作点设置时的注意事项。答：先随的增大而增大，而后在到达约0.7V时，又随的增大而减小。在设置直流工作点时，应尽量使三极管工作在放大区，即大于0.7V时。同时为了更好地观测试验结果应使的值尽量大。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与温度关系图如下：分析：从图中看来，与温度具有线性关系，随温度的增大而增大。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。仿真曲线如下：如图所示，fT约为3M，在频率小于这个值得时候，的值不变，后来逐渐减小。6.跟据图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。仿真结果如下：表2-1计算值仿真值实测值基极电流3.6623.639NULL集电极电流0.4390.4390.44集电极电压(V)2.93672.935522.91发射极电压(V)0.96670.9740.99工作区域放大区放大区放大区7.将图2-1中的改为2，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。仿真结果如下：表2-2仿真值基极电流3.77223E-06集电极电流8.312284E-08集电极电压(V)5.00000发射极电压(V)1.9116915E-07工作区域截止区8.将图2-1中的改为80，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。仿真结果如下：表2-3仿真值基极电流39.3676集电极电流0.6991集电极电压(V)1.7143发射极电压(V)1.6246工作区域饱和区2、 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。实验步骤：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，在直流电压表界面相应的通道中直接读出各节点电压。3. 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。比较表2-1中三种途径得到的值可以看出其计算值、仿真值和实测值相差不大，结果准确。实验思考：将图2-1所示电路中的NPN 2N3904改为PNP 2N3906，2N3906的，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。在Multisim中建立下图所示电路，将图2-1中的NPN 2N3904改为PNP 2N3906，电压的值由5V改为-5V电路图如下：仿真结果如下：测量结果如下：表2-4 计算值仿真值