实验二 晶体三极管特性分析和静态工作点设置

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熟悉PocketLab硬件实验平台，掌握基本功能的使用方法通过软件仿真，了解晶体三极管输入特性和输出特性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0沁120，V二0.7v。计算三机关各极电BE(on)流和电压，填入表2-1计算栏。图流和电压，填入表2-1计算栏。图2-1VE=|-0.7V=0.9667VIE=^mA=0.439mA=IcIE=^=3.662[iA门二三-财：:=2.9367V实验内容：

一、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VI,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。DesignlDeviceParameterSweep:30.0000mDesignlDeviceParameterSweep:30.0000m'25.0000m-20.0000m-15.0000m-10.0000m-5.0000m-AAaA■O.u/JvenJJj■LliLl■LlJ-5.0000m_400.0000miiiiGOO.0000m700.0000m800.0000mii900.0000m1.0000de@qq1[ib],vv2dc=Donvvl@qq1[ib],vv2dc=0.3onw1—@qq1[ib],vv2dc=1OonvvlElEl分析：.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。.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VI,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：Design2-2DeviceParameterSweep:0.00005<K}.0000m1.00001.50002.00002.50003.00003.00002.50000.00005<K}.0000m1.00001.50002.00002.50003.00003.00002.50002.00001.50001.0000500.0000m0.0000-500.0000mde@qq1[ic],vv1dc=D.7onvv2@qq1[ic],vv1dc=(J.9onvv2@qq1[ic],vv1dc=1onvv2.@qq1[ic].vv1dc=10onvv2EdEdmQ分析：1）同一VI的情况下，输出电流随V2的增大而增大。同一V2,VI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VI,起始值为0.5，终止值为0.9,步进值设定为0.05,输出值为0（二I/1）CB双极型晶体管卩与Vbe的关系曲线如下:Desiign2-1175150125100-175150125100-A--"A--"7550h25500m600m700mwlVoltage(V)800m900m500m600m700mwlVoltage(V)800m900m思考：请阐述卩与V的关系，说明直流工作点设置时的注意事项。BE答：卩先随V的增大而增大，而后在V到达约0.7V时，卩又随V的增大而减小。BEBEBE在设置直流工乍点时，应尽量使三极管工乍在放大区，即优大于0.7V时。同时为了更好

地观测试验结果应使卩的值尽量大。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卩与温度关系。卩与温度关系图如下:图2-3分析：250.0000卩与温度关系图如下:图2-3分析：250.0000'Design2-4TemperatureSweep225.0000-200.0000-175.0000-150.0000-125.0000-100.0000-75.0000_11111-50.0000-25.00000.000025.000050.000075.0000■i100.0000125.0000Temperature从图中看来，卩与温度具有线性关系，卩随温度的增大而增大。5.在图2-2所示电路中，设置Vl=0.7V,交流分析幅度为IV,利用交流仿真方式仿真双极型晶体管fT。仿真曲线如下:

An-------5O-3O

曲pnl-&roN-An-------5O-3O

曲pnl-&roN-居4.o-o28.280.02.8kDesiign2-1ACAnalysis1III~IIIII~IIIII~IIIII~IIIII~ii280k1.0M10.OM100.QM1.0GFrequency(Hz)8.2G100.0GA--------200o-200(6<dp)(dscdli-如图所示，fT约为3M,在频率小于这个值得时候，0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1(卩A)B3.6623.639NULL集电极电流IC(mA)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Rb2改为2皿，重新进行直流工乍点仿真’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：DCOperatingPaint1©qqlBc]S3.12384p2©qqlpb]3.77223p3@qqlBe]-86.89507p4V(vcc)5.000005V(4)5.000006v(：D238.09523m7V(3)131.16915n8V⑵173.79014n表2-2仿真值基极电流1(卩A)B3.77223E-06集电极电流IC(mA)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R改为80kO，重新进行直流工作点仿真，完成表2-3,体会偏置设置对三B2极管工作状态的影响。仿真结果如下：DCOperatingPoint@qqlpc]699.09392u@qqlpb]39.36761U@qqlDe]-738.^6153uV(vcc)5.00000啲1.71434V(l)2.38357V(3)1.624571.4768S表2-3仿真值基极电流1(卩A)B39.3676集电极电流IC(mA)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。实验步骤：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。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。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NPN2N3904改为PNP2N3906，2N3906的0^230，V二0.7V。1BE(on)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NPN2N3904改为PNP2N3