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1、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 120 ， 7.0)( onBEV 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：=2.9367V
2、 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 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
3、.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
4、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 )/( BC II双极型晶体管 与 BEV 的关系曲线如下：思考 ：请阐述 与 BEV 的关系，说明直流工作点设置时的注意事项。答： 先随 BEV 的增大而增大，而后在 BEV 到达约 0.7V 时， 又随 BEV 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 BEV 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
5、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 Tf 。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 )( AI B
6、 3.662 3.639 NULL 集电极电流 )(mAI C 0.439 0.439 0.44 集电极电压 (V) 2.9367 2.93552 2.91 发射极电压 (V) 0.9667 0.974 0.99 工作区域 放大区 放大区 放大区7.将图 2-1 中的 2BR 改为 2k ，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 )( AI B 3.77223E-06 集电极电流 )(mAI C 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
7、止区8.将图 2-1 中的 2BR 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。仿真结果如下：表 2-3 仿真值基极电流 )( AI B 39.3676 集电极电流 )(mAI C 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：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
8、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 230 ， 7.0)(onBEV 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 CCV 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 实测值基极电流 )( AI B 1.86 2.24136 NULL 集电极电流 )(mAI C 0.428 0.43172677 0.453 集电极电压 (V) -2.99 -2.97163 -2.87 发射极电压 (V) -0.945 -0.95438019 -0.93 工作区域 放大区 放大区 放大区
