三极管与光电耦合器仿真实验报告

三极管特性仿真模电实验报告实验报告电路与电子技术实验II指导老师：______周箭老师_____成绩：__________________实验名称：__三极管特性仿真___实验类型：__基础训练性__同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得三极管特性仿真一、实验目的和要求1、理解放大电路的组成原则，3种基本放大电路特点和主要技术指标。

2、学习如何选择电路类型，如何选择电路中各元器件的参数来满足电路的性能指标。

3、进一步掌握OrCAD软件。

4、准备放大电路的硬件实验二、实验内容1、仿真分析半导体三极管的输入、输出伏安特性2、仿真分析共射放大电路的静态工作点、直流参数、时域参数、频域参数三、主要仪器设备计算机ORCAD软件四、操作方法和实验步骤1、、三极管伏安特性（1）输入特性：仿真实验电路：输入特性仿真设置：（2）输出特性：仿真实验电路：输出特性仿真设置：2、、共射放大电路仿真实验电路：（1）静态工作点：（2）直流参数：（3）时域参数：（4）频域参数：五、实验数据记录和处理1、、三极管伏安特性（1）输入特性仿真结果（2）输出特性仿真结果2、、共射放大电路：（（1）静态工作点：（（2））直流参数：：①以V1为横坐标，分别观察三极管Q1的集电极电流Ic、集射间电压Vce。

②以Ic为横坐标，观察三极管Q1的集射间电压Vce。

（（3））时域参数：：①RL开路时，输入/输出电压波形：②RL=3kΩ时，输入/输出电压波形：③电压传输特性曲线（RL=3kΩ时）:④非线性失真（RL=3kΩ时）：⑤饱和失真/截止失真（修改输入幅度，RL=3kΩ时）：VAMPL=100mV时：VAMPL=23mV时：（（4））频域参数：：①增益的相频/幅频特性（RL=3kΩ时）：②输出的相频/幅频特性（RL=3kΩ时）：六、实验结果与分析三极管伏安特性仿真实验在上次已经做过，需要注意的是输入特性时不能让三极管过早饱和，故将Rb改成了50kΩ，得到较为正确的图线；当V1=12V时，晶体管集电极电流ICQ=1.3706mA，集射间电压VCEQ=5.1236V;10kHz对应的电压放大倍数幅值为37.593dB。

实验:三极管特性验证三极管有电流放大作用, 而且各级间电压与电流之间有一定的关系, 而其关系能够用曲线表示, 即输出特性曲线, 本实验将对三极管的电流放大和输出曲线进行验证, 以加深读者对三极管特性的理解。

1．实验目的( 1) 验证三极管电流分配关系( 2) 验证三极管的输出特性曲线2．实训原理( 1) 三极管内部载流子的运动引出三极管各极电流的关系是I C=I CN+I CBOI B=I BN-I CBOI E=I CN+I BN=I C+I B( 2) 三极管的输出特性曲线是指当IB一定时, 输出回路的IC与UCE之间的曲线关系, 用函数表示为I C=f( U CE) |I B=常数3．测试电路图( 1) 三极管电流分配关系实验:仿真实验电路图如图2-1:I cI BI E图2-1 仿真电路图用到的元器件如表2-2所示。

元件名称工具栏所属类所属子类元件参数BA TTERY Component Mode Simulator Primitives Sources 12V RES Component Mode Resistors Generic 1k POT-LIN Component Mode Resistors Variable 500k BC108 Component Mode Transistors BipolarSWITCH Component Mode Switches &Relays SwitchesDC AMMETER Virtual Instruments Mode 单位mA Ground Generator Mode表2-2元器件表测试数据:对电路运行仿真, 在仿真过程中调整RP1, 能够测得I B、I C、I E, 数据如表2-3所示。

I B/mA 0.02 0.02 0.03 0.04 0.05I C/mA 5.67 6.78 8.47 9.68 11.3I E/mA 5.69 6.81 8.51 9.72 11.4表2-3 I B、I C、I E测试数据数据分析:① 由表2-3可知: I E =I B +I C 。

光敏二极管特性测试实验一、实验目的1.学习光电器件的光电特性、伏安特性的测试方法；2.掌握光电器件的工作原理、适用范围和应用基础。

二、实验内容1、光电二极管暗电流测试实验2、光电二极管光电流测试实验3、光电二极管伏安特性测试实验4、光电二极管光电特性测试实验5、光电二极管时间特性测试实验6、光电二极管光谱特性测试实验7、光电三极管光电流测试实验8、光电三极管伏安特性测试实验9、光电三极管光电特性测试实验10、光电三极管时间特性测试实验11、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电二三极管综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光照度计 1个4、电源线 1根5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本四、实验原理1、概述随着光电子技术的发发展,光电检测在灵敏度、光谱响应范围及频率我等技术方面要求越来越高，为此，近年来出现了许多性能优良的光伏检测器，如硅锗光电二极管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）等。

光敏晶体管通常指光电二极管和光电三极管，通常又称光敏二极管和三敏三极管。

光敏二极管的种类很多，就材料来分，有锗、硅制作的光敏二极管，也有III－V族化合物及其他化合物制作的二极管。

从结构我来分，有PN结、PIN结、异质结、肖特基势垒及点接触型等。

从对光的响应来分，有用于紫外光、红外光等种类。

不同种类的光敏二极管，具胡不同的光电特性和检测性能。

例如，锗光敏二极管与硅光敏二极管相比，它在红外光区域有很大的灵敏度，如图所示。

这是由于锗材料的禁带宽度较硅小，它的本征吸收限处于红外区域，因此在近红外光区域应用；再一方面，锗光敏二极管有较大的电流输出，但它比硅光敏二极管有较大的反向暗电流，因此，它的噪声较大。

又如，PIN型或雪崩型光敏二极管与扩散型PN结光敏二极管相比具有很短的时间响应。

因此，在使用光敏二极管进要了解其类型及性能是非常重要的。

光电耦合器，又称光耦，万联芯城销售原装现货光耦元件，品牌囊括TOSHIBA,LITEON,EVERLIGHT,VISHAY等。

型号种类繁多，万联芯城为终端生产企业提供电子元器件一站式配套服务，节省了客户的采购成本。

点击进入万联芯城点击进入万联芯城光耦使用技巧光电耦合器(简称光耦)，是一种把发光元件和光敏元件封装在同一壳体内，中间通过电→光→电的转换来传输电信号的半导体光电子器件。

光电耦合器可根据不同要求，由不同种类的发光元件和光敏元件组合成许多系列的光电耦合器。

目前应用最广的是发光二极管和光敏三极管组合成的光电耦合器，其内部结构如图1a所示。

光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。

对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。

但是，使用光耦隔离需要考虑以下几个问题：①光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题；②光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题；③如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。

1 光电耦合器非线性的克服光电耦合器的输入端是发光二极管，因此，它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来表示，如图1b所示；输出端是光敏三极管，因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性，如图1c所示。

由图可见，光电耦合器存在着非线性工作区域，直接用来传输模拟量时精度较差。

图1 光电耦合器结构及输入、输出特性解决方法之一，利用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟随器A1和A2组成，如图2所示。

如果T 1和T2是同型号同批次的光电耦合器，可以认为他们的非线性传输特性是完全一致的，即K1(I1)=K2(I1)，则放大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2=(R3/R2)[K1(I1)/K2(I1)]=R3/R2。

由此可见，利用T1和T2电流传输特性的对称性，利用反馈原理，可以很好的补偿他们原来的非线性。

三极管实验报告三极管实验报告引言：三极管是一种重要的电子元件，广泛应用于电子设备中。

本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解三极管的工作原理和特性。

实验一：三极管的基本结构和工作原理三极管是由三个掺杂不同材料的半导体层组成，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。

在正常工作状态下，发射极和基极之间的电流较大，而集电极和基极之间的电流较小。

这种电流放大的特性使得三极管成为电子设备中的重要元件。

实验二：三极管的放大特性本实验使用了一个简单的放大电路，由三极管、电阻和电源组成。

通过改变输入电压和电阻的数值，观察三极管的放大效果。

实验结果显示，当输入电压较小时，输出电压与输入电压基本相等，放大效果较弱。

然而，当输入电压增大到一定程度时，输出电压迅速增大，放大效果显著。

这表明三极管在一定范围内具有放大功能，可以将弱信号放大为强信号。

实验三：三极管的开关特性三极管还具有开关功能。

在实验中，我们将三极管配置为开关电路，通过控制基极电流的大小来控制电路的开关状态。

实验结果表明，当基极电流为零时，三极管处于关闭状态，电路断开。

而当基极电流增大到一定程度时，三极管处于导通状态，电路闭合。

这种开关特性使得三极管在电子设备中的应用非常广泛，例如作为触发器、计时器等。

实验四：三极管的温度特性三极管的工作稳定性与温度密切相关。

我们进行了一系列实验，通过改变环境温度，观察三极管的工作状态和性能变化。

实验结果显示，随着温度的升高，三极管的放大效果减弱，输出电压变小。

这是因为温度升高会导致三极管内部电子的热运动增加，从而影响电子的传输和放大效果。

因此，在实际应用中，需要考虑温度对三极管的影响，采取适当的措施来保持其稳定性。

结论：通过本次实验，我们对三极管的基本结构、工作原理和特性有了更深入的了解。

三极管作为一种重要的电子元件，在电子设备中发挥着重要的作用。

我们可以利用其放大和开关特性，设计和制造出各种各样的电子产品，为人们的生活和工作提供方便和便利。

三极管输出特性曲线仿真报告
一．实验目的
学会使用multisim软件进行仿真实验，深入了解三极管的输出特性。

二．实验内容
选用的是15C02MH三极管进行输出特性曲线的分析，通过直流扫描V CE两端电压得出I C的值得出一条输出曲线。

通过改变I B的值得出所需的曲线图。

三. 实验过程
1.查找所选三极管的数据手册
15C02MH
特点：大电流容量，低饱和压发射极CE
R CE=300mΩ【I C=1A，I B=50mA】
小导通电阻
可知该三极管
饱和电压：V CE=140mv 最大值：V CE=280mv
I C=400mA I B=20Ma
饱和电压：V BE=0.9v 最大值：V BE=1.2v
由数据手册可设V=1400mv,当I C取饱和值400mA时，加上1Ω电阻，可得V CE=1000mv.我通过在电路上加电压表电流表的方式测出该三极管的放大倍数为6.所以此时I B=67mA,另加电压源与电阻上电压之和比V小即可。

2.构造三极管正确偏压电路图
3.使用直流扫描功能扫描V和V2的值。

得到如图所示输出特性曲线。

线性光耦隔离电路线性光耦隔离电路的设计所设计的线性光耦隔离电路是由两个光电耦合器、两个偏置输入电路和一个差分放大电路组成，框图如图1所示。

因为光电耦合器有其特有的工作线性区，偏置输入是用来调节光电耦合器(1)的输入电流，使其工作在线性区。

而光电耦合器(2)和偏置输入(2)通过差分放大电路来耦合光电耦合器(1)的漂移和非线性。

差分放大电路还用来得到放大的模拟信号。

光耦隔离放大电路采用TLP521-2光电耦合器、LF356普通一路放大器和LF347普通四路放大器。

TLP521-2光电耦合器是集成了图1中光电耦合器(1)和(2)，LF356主要用于信号输入前的信号处理，一方面保证光电耦合器工作在线性区，另一方面，对输入信号作简单的放大。

LF347则组成差分放大电路。

所以光耦隔离放大电路的结构图如图2所示。

线性光耦隔离电路的接线原理如图3所示。

图中，LF356为放大器(1)，中间两个光电耦合器由TLP521-2构成，后面四个放大器由LF347构成。

线性光耦隔离电路的工作原理光电耦合器的工作特性TLP521-2光电耦合器是由两个单独的光电耦合器组成。

一般来讲，光电耦合器由一个发光二极管和一个光敏器件构成。

发光二极管的发光亮度L与电流成正比，当电流增大到引起结温升高时，发光二极管呈饱和状态，不再在线性工作区。

光电二极管的光电流与光照度的关系可用IL∝Eu表述。

其中，E为光照度，u=1±0.05，因此，光电流基本上随照度而线性增大。

但一般硅光电二极管的光电流是几十微安，对于光敏三极管，由于其放大系数与集电极电流大小有关，小电流时，放大系数小，所以光敏三极管在低照度时灵敏度低，而在照度高时，光电流又呈饱和趋势。

达不到线性效果。

因为不同的光电耦合器有不同的工作线性区，所以，在试验过程中，应该首先找到光电耦合器的线性区。

光电耦合器TLP521-2的电流线性区大约为1～10mA。

光电耦合器的偏置输入电路可以决定输入它的电流的范围，偏置电路设计的好，可以使得输入电流在很大范围内变化时，光电耦合器依然工作在线性区。

光电检测实验报告实验名称：光电耦合开关实验实验者：实验班级：实验时间：指导老师：一、实验目的1、了解光开关（反射式、对射式）的工作原理及其特性2、了解并掌握使用光开关测量转速的原理及方法二、实验内容1、对射式光开关转速测量实验2、反射式光开关转速测量实验三、实验仪器1、光电耦合开关实验仪 1台2、连接导线若干3、电源线 1根四、实验步骤1) 对射式光开关转速测量实验1、将面板左上对射式光电开关用导线对应接入面板中间上面的光电开关输入端，光电开关探测器端绿色护套插座接驱动开关指示输入端绿色护套插座。

2、打开电源，手动转动转盘，使光电开关光路挡住或畅通，观察输出开关指示灯状态。

3、转速调节输出端通过导线与电机输入端连接，将解调电路输出端接入频率表。

4、打开电源，调节转速，观测转速改变。

注意，转速单位为转/分钟。

5、关闭电源。

8) 反射式光开关转速测量实验1、将面板左上反射式光电开关用导线对应接入面板中间上面的光电开关输入端，光电开关探测器端绿色护套插座接驱动开关指示输入端绿色护套插座。

2、打开电源，手动转动转盘，使光电开关光路挡住或畅通，观察输出开关指示灯状态。

3、转速调节输出端通过导线与电机输入端连接，将解调电路输出端接入频率表。

4、打开电源，调节转速，观测转速改变。

注意，由于转盘上有6个孔，转盘转动一周输出个脉冲信号，因此实际转速应该等于显示转速的1/6。

5、关闭电源。

五、实验测得数据1、对射式：W=Wo/6=680/6=113.3rad/s2、反射式：W=Wo/6=700/6=116,7rad/s(其中为W实际转速，Wo为显示转速）六、实验结束后，整理器材、清理桌面。

中国石油大学传感器实验报告成绩：班级：姓名：同组者：教师：光电耦合传感器实验【实验目的】1、了解光开关（反射式、对射式）的工作原理及其特性2、了解并掌握使用光开关测量转速的原理及方法【实验原理】1、光电耦合器件：对射式光电耦合器：反射式光电耦合器：2、转盘转速：0～2400RPM3、工作电源220V/50HZ【实验装置】1、整机1台2、2#迭插头对（红色，50cm）10根3、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根4、三相电源线1根5、实验指导书 1本6、合格证1份7、保修卡1份8、金属压块1只【实验内容】实验一对射式光开关实验（非调制）实验准备: 打开箱盖、接好电源线、“电机调速旋钮”逆时针至最小1)对射式光耦安装在电机左侧，上半部是发射二极管，下半部是接收三极管，它通过电机转盘上的圆孔接收到发射二极管的发射光而产生电信号，因发射/接收均采用红外光，所以人的眼睛是看不到的。

2)按电路符号把对射式光耦接入电机右侧的转换电路中，注意二极管、三极管的极性，NC1是发射二极管的限流电位器、可控制发光强度，NC2是接收三极管的I（光电流）/V（电压）转换电位器、可调节输入信号的大小，转换电路由二级工作在共发射极开关状态的晶体管组成。

3)将NC1调至最小（发射二极管发光强度最大），NC2调至最大（接收三极管的I/V转换最大）。

按下红色电源开关，用手轻轻拨动电机转盘，注意观察转换电路上的发光二极管状态，当光路被转盘遮挡时发光二极管状态如何？当光路因转盘上的圆孔而导通时发光二极管状态又如何？（试分析一下电路）4)保持NC1不变，拨动电机转盘使发光二极管亮起，调节NC2（减小），转换电路上的发光二极管会熄灭，这说明了什么？用其它较强光源照射一下对射式光电开关，发光二极管状态有变化吗？这说明了什么？5)保持NC2（最大）不变，拨动电机转盘使发光二极管亮起，调节NC1（增大），转换电路上的发光二极管会熄灭（说明了什么？）。

仿真实验二 三极管输入特性与输出特性仿真实验1. 实验题目三极管输入特性与输出特性仿真实验2. 实验目的和要求掌握Multisim 10的基本使用方法；通过仿真，验证三极管的输入特性与输出特性及主要参数。

3. 实验平台Multisim 10和Excel 软件4. 实验内容(1) 三极管输入特性 (2) 三极管输出特性5. 实验原理三极管的输入特性：()|B BE CE I f U U ==常数 三极管的输出特性：()|C CE B I f U I ==常数6. 实验步骤三极管输入特性图1 三极管输入特性测试示意图图2三极管输入特性测试仿真图第1步：调节R2的值使得XM015显示接近2V ，改变R3的阻值(即百分比)，将测得的B i 与BE V 填入表1。

第2步：调节R2的值使得XM015显示接近5V ，改变R3的阻值(即百分比)，将测得的B i 与BE V 填入表1。

第3步：用Excel 对第1步和第2步中的数据进行曲给拟合，得到()|B BE CE I f U U ==常数的曲线图。

表1条件 CE U =2VR395% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% B i (uA)V(V)BEU=5VCER395%90%80%70%60%50%40%30%20%10%i(uA)BV(V)BE三极管输出特性图3三极管输出特性测试示意图图4三极管输出特性测试仿真图第1步：调节R1的电阻值，使0i=；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的BC i 与CE V 填入表1中。

第2步：调节R1的电阻值，使20B i uA =；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的C i 与CE V 填入表1中。

第3步：调节R1的电阻值，使40B i uA =；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的C i 与CE V 填入表1中。

第4步：调节R1的电阻值，使60B i uA =；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的C i 与CE V 填入表1中。