实验二_晶体三极管特性分析与静态工作点设置_04013110
- 格式:docx
- 大小:445.35 KB
- 文档页数:10
实验二 晶体管放大电路(一)实验序号:010********一、实验目的1、学习晶体管放大电路静态工作点Q 的测试方法,进一步理解电路元件参数对静态工作点的影响。
掌握调整静态工作点的方法,了解共射电路的静态特性。
2、掌握放大器电压放大倍数的测试方法。
3、进一步熟悉常用电子仪器的使用方法。
二、实验原理图2-1为电阻分压式单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路。
当在放大器的输入端加入输入信号u i 后,在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反,幅值被放大了的输出信号u 0,从而实现了电压放大。
图2-1 共射极单管放大器实验电路在图2-1电路中,它的静态工作点可用下式检测。
I B =I 1-I 2=b B b R U U -1-2b B R U I C =CCECC R U V - Uc E =V CC -IcRc由于电子器件性能的分散性比较大,因此在设计和制作晶体管放大电路时,离不开测量和调试技术。
在设计前应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必要的依据,在完成设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。
一个优质放大器,必定是理论设计与实验调整相结合的产物。
因此,除了学习放大器的理论知识和设计方法外,还必须掌握必要的测量和调试技术。
放大器的测量和调试一般包括:放大器静态工作点的测量与调试,及放大器各项动态参数的测量与调试等。
为了减小误差提高测量精度,应选用内阻较高的直流电压表。
1、 放大器静态工作点的测量与调试 (1) 静态工作点的测量测量放大器的静态工作点,应在输入信号Ui=0的情况下进行,即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位Ub、Uc和Ue。
一般实验中,为了避免断开集电极,所以采用测量有关电压,然后算出Ic的方法.(2) 静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic(或U CE)的调整与测试。
三极管静态工作点计算
三极管静态工作点是指三极管在截止状态下(即输入信号为零时)的电压和电流值。
以下是计算三极管静态工作点的步骤:
1. 确定三极管的基极电压。
基极电压是三极管的一个重要参数,决定了三极管的工作状态,因此需要首先确定。
通常,基极电压应低于管电压(即Vref),但不应低于0.8倍管电压(即Vref/2)。
2. 计算截止状态下的管电压和管电流。
在三极管截止状态下,
电流为零,因此可以使用以下公式计算:
Vout = Vref * (1 + Iout/Iref)
其中Vout是三极管的截止电压,Vref是三极管的设计值,Iout是三极管的截止状态下的电流,Iref是三极管的工作电流。
3. 确定负载电阻。
如果使用三极管进行放大器或电路中的其他电路,则需要确定负载电阻。
负载电阻会影响三极管的工作电压和电流,因此需要计算。
4. 调整Vout的计算值。
根据上面的公式,当负载电阻增大
时,Vout应减小,因此需要调整Vout的计算值,以确保三极管在负载电阻较大的情况下正常工作。
5. 计算非最大值抑制电流(MSVM)。
当三极管处于放大状态时,
输入信号可能会超过其额定值,导致三极管损坏。
为了最小化输入信号引起的电流变化,需要进行非最大值抑制。
因此,需要计算三极管在放大状态下的MSVM。
在计算三极管静态工作点时,需要综合考虑基极电压、管电压、
负载电阻和MSVM等因素。
如果需要在实际应用中使用三极管,请务必考虑这些因素,以确保其正常工作。
实验一 晶体三极管的输入输出特性1 实验目的1.1 了解三极管的外形与封闭。
1.2 测绘三极管输入,输出情况特性并与课本中理论的特性曲线对照。
2 实验器材2.1“三向牌”通用电学实验台。
2.2数字(或指针式)万用表、电流表A μ100±、—10mA 各一只。
2.3 其它按图选用元器件插座及导线。
3 实验步骤3.1 按图所示在通用电路板上拼联接实验电路。
3.2 将通用电学实验台稳压电源C 组、D 组调到最小位置,电位器R2,R3也调到使输出电压为最低的位置。
3.3 将C 组直流稳压电源电压调到4V ,接入电路中U1端,Uce 为0伏,调节R2使数字万用表(2V档)电压指示接表1。
1规定的Ube 值由零逐点增大,把每组相应的Ib 值记入表1.1中。
表1.11.4 调整R3使Uce=3V 并保持Uce=3V ,重复步骤1.3。
1.5 将R2调到使I b=0,然后由Uce=0V 开始,按表1.2所列Uce 值逐次调整电位器R 3,将相应的Ic 电流值记入表1.2中。
1.6 依照表1.2中选定的I b 值逐次调整R 2并保持Uce 为表中要求的定值,重复步骤1.5,将测得的Ic值记入表1.2中。
4、实验报告4.1 测绘三极管的输入特性曲线4.1.1 测量数据4.1.2 以Ube为横轴,以I b为纵轴,依据表1.1中实测数据,在方格纸上逐点绘制Uce=0V和Uce=3V时的输入特性曲线。
4.2 绘出三极管的输出特性曲线族4.2.1 测量数据4.2.2 以Uce为横轴,以Ic为纵轴依据表1.2中实测数据,在方格纸上逐点绘制三极管输出特性曲线族。
5、讨论题5.1 利用测绘的输出特性曲线,估算Uce=5V时,I b由40μA变到60μA,以及60μA到80μA时的两个β值,并说明β与Ic有什么关系?5.2 在表1.2中,为什么特地把Uce低于1V时的取值定得较密,而大于1V后取值较疏?。
三极管放大电路设计,参数计算及静态工作点设置方法说一下掌握三极管放大电路计算的一些技巧放大电路的核心元件是三极管,所以要对三极管要有一定的了解。
用三极管构成的放大电路的种类较多,我们用常用的几种来解说一下(如图1)。
图1是一共射的基本放大电路,一般我们对放大路要掌握些什么内容?(1)分析电路中各元件的作用;(2)解放大电路的放大原理;(3)能分析计算电路的静态工作点;(4)理解静态工作点的设置目的和方法。
以上四项中,最后一项较为重要。
图1中,C1,C2为耦合电容,耦合就是起信号的传递作用,电容器能将信号信号从前级耦合到后级,是因为电容两端的电压不能突变,在输入端输入交流信号后,因两端的电压不能突变因,输出端的电压会跟随输入端输入的交流信号一起变化,从而将信号从输入端耦合到输出端。
但有一点要说明的是,电容两端的电压不能突变,但不是不能变。
R1、R2为三极管V1的直流偏置电阻,什么叫直流偏置?简单来说,做工要吃饭。
要求三极管工作,必先要提供一定的工作条件,电子元件一定是要求有电能供应的了,否则就不叫电路了。
在电路的工作要求中,第一条件是要求要稳定,所以,电源一定要是直流电源,所以叫直流偏置。
为什么是通过电阻来供电?电阻就象是供水系统中的水龙头,用调节电流大小的。
所以,三极管的三种工作状态“:载止、饱和、放大”就由直流偏置决定,在图1中,也就是由R1、R2来决定了。
首先,我们要知道如何判别三极管的三种工作状态,简单来说,判别工作于何种工作状态可以根据Uce的大小来判别,Uce接近于电源电压VCC,则三极管就工作于载止状态,载止状态就是说三极管基本上不工作,Ic电流较小(大约为零),所以R2由于没有电流流过,电压接近0V,所以Uce就接近于电源电压VCC。
若Uce接近于0V,则三极管工作于饱和状态,何谓饱和状态?就是说,Ic电流达到了最大值,就算I b增大,它也不能再增大了。
以上两种状态我们一般称为开关状态,除这两种外,第三种状态就是放大状态,一般测Uce接近于电源电压的一半。
晶体管静态特性曲线分析一、仿真目的以三极管2N2222为例,运用Multisim对三极管的输入输出特性进行分析。
1)参照图一构建用于分析晶体管特性特性曲线的仿真电路。
2)参照图二,以Uce为参变量,通过仿真分析画出输入特性曲线Ube—I b.。
3)参照图三,以ib为参变量,通过仿真分析画出输出特性曲线Uce—Ic 二、仿真要求1)设计出用于分析NPN型晶体管输入输出特性的电路;2)按要求选择合适的软件工具画出输入输出特性曲线,并对仿真进行总结分析,即:运用Multisim完成性能仿真,再选用自己熟悉的画图工具完成曲线绘制。
探索用Multisim仿真软件中的参数扫描功能,直接获取晶体三极管的特性曲线的方法。
若能成功,,这应该是最直接最准确的好方法。
三、仿真电路图四、仿真过程静态工作点的设定由图可知,晶体管处于放大状态,基本符合实验要求。
输入特性曲线:将c极滑动变阻器调为0时,Uce近似与导线并联,约等于0,此时改变基极滑动变阻器可得到不同的Ube与Ib的值。
如图,令Uce=0V,1V,10V(0V操作简单,忘保存图了)得到的Ube与Ib的值以及关系曲线分别为:分析:输入特性曲线描述了在关押将Uce一定的情况下,基极电流Ib与发射结压降Ube之间的函数关系。
Uce=0V时,发射极与集电极短路,发射结与集电结均正偏,实际上时两个二极管并联的正向特性曲线。
Uce>1时,Ucb=Uce-Ube>0,集电结进入反偏状态,开始Uce>1V 收集载流子,且基区复合减少,特性曲线将向右稍微移动一点,Ic/Ib增大,但Uce再增加时,曲线右移很不明显。
输出特性曲线:将基极限流电阻调至很大(例如1M欧)时,基极电流Ib很小,近似约等于0。
令Ib分别=0uA,20uA,40uA,10mA:得到的Uce与Ic的值以及关系曲线分别为:说明:当Ib=10mA时,晶体管进入饱和区,Ic过大,若在图中画出就会看不到另几条曲线。
实验二晶体管单级共射放大电路静态工作点测试一、实验目的1、掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。
2、观察放大电路参数对放大器指标的影响,了解共射极电路特性。
3、熟悉电子元器件和模拟电路实验箱。
二、实验仪器l、数字示波器2、函数信号发生器3、数字万用表4、模拟电路实验箱三、预习要求1、三极管单级共射放大电路的工作原理。
2、如何理论估算放大电路的静态工作点?3、实验中,应怎样调整合适的静态工作点,预想实验现象将会怎样?四、实验原理图1-1为电阻分压式单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻R E,以稳定放大器的静态工作点。
Rp用来调节静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入交流电压信号v i后,在放大器的输出端便可得到一个与v i相位相反,幅值被放大了的输出交流电压信号v o,从而实现了电压放大。
图2-1 共射极单管放大器实验电路晶体管为非线性原件,要使放大器不产生非线性失真,就必须建立一个合适的静态工作点(Q点),使晶体管工作在放大区。
当Q点合适时,输入大小合适的信号,输出波形V大,晶体管进入截止区,产生截不失真,若Q过低,如图2-2所示,则I B小,Ic小,CEV小,从而进入饱和止信号,如图2-3(A)所示;当Q点过高,即I B大,则Ic大,CE区,产生饱和失真;如图1-3(b)所示。
图2-2 电路参数对静态工作点的影响 图2-3 静态工作点对v O 波形失真的影响 因此,在完成放大器的设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。
一个优质放大器,必定是理论设计与实验调整相结合的产物。
因此,除了学习放大器的理论知识和设计方法外,还必须掌握必要的测量和调试技术。
放大器的测量和调试一般包括:放大器静态工作点的测量与调试,放大器各项动态参数的测量与调试。
实验一主要针对对静态工作点的测量和调试。
(1) 静态工作点的调试如图2-2所示,放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C (或V CE )的调整与测试。
习题七7-1 什么是静态工作点?如何设置静态工作点?若静态工作点设置不当会出现什么问题?估算静态工作点时,应根据放大电路的直流通路还是交流通路?答:所谓静态工作点就是输入信号为零时,电路处于直流工作状态,这些直流电流、电压的数值在三极管特性曲线上表示为一个确定的点,设置静态工作点的目的就是要保证在被被放大的交流信号加入电路时,不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置,集电结反向偏置的三极管放大状态。
可以通过改变电路参数来改变静态工作点,这就可以设置静态工作点。
若静态工作点设置的不合适,在对交流信号放大时就可能会出现饱和失真(静态工作点偏高)或截止失真(静态工作点偏低)。
估算静态工作点是根据放大电路的直流通路。
7-2 试求题图7-1各电路的静态工作点。
设图中的所有三极管都是硅管。
解:图(a)静态工作点VR I U U mA I I A mA I c c cc ce b c b 3.14101107.9247.9194.050194194.0101207.024333=⨯⨯⨯-=-==⨯===≈⨯-=-βμ 图(b)和图(c)的发射结反向偏置,三极管截止,所以I b =0,I c =βI b ≈0,三极管工作在截止区,U ce ≈U cc 。
图(d)的静态工作点)1.3712(]10)212(1065.212[)]()6(6[65.226026.0165.21027.06333--=⨯+⨯⨯--=+----≈=≈=≈+==⨯-=-e c c ce e c e b e R R I U mA I I A mA I I mA I μβ依此I c 电流,在电阻上的压降高于电源电压,这是不可能的,由此可知电流要小于此值,即三极管工作在饱和状态。
图(e)的静态工作点V R I U U mA I I I I mA I V U e e cc ce e b e c e B 3.161021085.3240475.018085.3185.31027.08810310)6030(2433333=⨯⨯⨯-=-==+=+=≈=⨯-==⨯⨯⨯+=-β 7-3 放大电路的输入电阻与输出电阻的含义是什么?为什么说放大电路的输入电阻可+24V c 2k R e =100 R e 2k (a) (b) (c)题图7-1 习题7-2电路图以用来表示放大电路对信号源电压的衰减程度?放大电路的输出电阻可以用来表示放大电路带负载的能力?答:输入电阻就是将放大电路看为一个四端元件,从输入端看入的等效电阻。
三极管放大电路设计参数计算及静态工作点方法三极管是一种常用的电子元件,常用于放大电路中。
在设计三极管放大电路时,需要计算一些参数,并确定静态工作点。
首先,我们需要计算三极管的放大倍数。
放大倍数可以通过β值来计算,β值是指集电极电流(IC)和基极电流(IB)之间的比值。
β值可以在三极管的数据手册或规格表中找到。
假设β值为100,那么三极管的放大倍数就是100。
接下来,我们需要计算输入电阻和输出电阻。
输入电阻可以通过以下公式计算:输入电阻(RI)= β × 小信号晶体管的基极电阻(rb)输出电阻可以通过以下公式计算:输出电阻(RO)= 小信号晶体管的集电极电阻(rc)/β然后,我们需要计算所需的放大电压和工作电流。
这些参数可以通过给定的输入电压和负载电阻来计算。
假设我们希望输出电压为10V,负载电阻为1kΩ,那么放大电压可以通过以下公式计算:放大电压(VL)=输出电压(V0)/β工作电流(IL)=放大电流(IC)=输出电压(V0)/负载电阻(RL)最后,我们需要确定静态工作点。
静态工作点是指三极管放大电路在没有输入信号时的工作状态。
静态工作点通常由集电极电流(ICQ)和集电极电压(VCEQ)确定。
静态工作点的选择需要考虑到三极管的工作范围和线性区。
静态工作点的选择可以通过以下步骤进行:1.确定集电极电流(ICQ)和集电极电压(VCEQ)的目标值。
这些值可以通过数据手册或规格表中的参数找到。
2.根据静态工作点的目标值,选择电路中的元件值,以使得电路满足ICQ和VCEQ的要求。
3.通过计算电路中的电阻、电容等元件的数值,来满足ICQ和VCEQ 的要求。
4.通过仿真或实验验证静态工作点是否满足要求。
总结起来,设计三极管放大电路需要计算放大倍数、输入电阻和输出电阻,并确定放大电压和工作电流的要求。
然后,通过选择合适的元件值和调节电路参数,确定静态工作点,以使得电路达到预期的放大效果。
竭诚为您提供优质文档/双击可除静态工作点的调试实验报告篇一:单级放大电路静态参数测试实验报告单级放大电路静态参数测试一、实验目的1、熟悉模拟电子技术实验箱的结构,学习电子线路的搭接方法。
2、学习测量和调整放大电路的静态工作点,观察静态工作点设置对输出波形的影响。
二、实验说明图6-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用Rb1和Rb2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻Re,以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号ui后,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大。
图6-1共射极单管放大器实验电路在图6-1电路中,旁路电容ce是使Re对交流短路,而不致于影响放大倍数,耦合电容c1和c2起隔直和传递交流的作用。
当流过偏置电阻Rb1和Rb2的电流远大于晶体管T的基极电流Ib时(一般5~10倍),则它的静态工作点可用下式估算:Rb1uccub?Rb1?Rb2u?ubeIe?b?IcReuce?ucc?Ic(Rc?Re)R//RL电压放大倍数AV??βcrbe输入电阻Ri?Rb1//Rb2//rbe输出电阻Ro?Rc由于电子器件性能的分散性比较大,因此在设计和制作晶体管放大电路时,离不开测量和调试技术。
在设计前应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必要的依据,在完成设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。
一个优质放大器,必定是理论设计与实验调整相结合的产物。
因此,除了学习放大器的理论知识和设计方法外,还必须掌握必要的测量和调试技术。
放大器的测量和调试一般包括:放大器静态工作点的测量与调试,消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。
放大器静态工作点的测量与调试1)静态工作点的测量测量放大器的静态工作点,应在输入信号ui?0的情况下进行,即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位ub、uc和ue。
、实验目的1、掌握用万用表判断晶体三极管类型与管脚的方法2、掌握测量晶体三极管性能参数的方法。
3、掌握晶体三极管应用电路的测试方法,加深对晶体管放大特性及工作状态的理解二、实验仪器万用表,晶体三极管若干;直流稳压电源1台,硅NPN 晶体管1只,10 k Q 、100 k Q 、2 kQ 电阻各1只.三、实验内容原理:(一)用万用表测试晶体管的方法 1•目测法3XXX ,其中,3AXX 为 锗PNP 型;3BXX 为锗NPN 型;3CXX为硅 PNP 型;3DXX 为硅NPN 型。
b 判定管脚:一般三极管的管脚排列如图,准确判别可查手册。
三极管等效电路2.用万用表判别三极管管脚NPN 图3—1三极管等效电路实验二晶体管的识别、检测与传输特性测试a 、根据型号判别三极管的材料和类型:国产三极管的型号标记为晶体三极管是由两个 PN 结组成的有源三端器件,分为 NPN 和PNP 两种类型。
等效为:PNPSEOCOKVoaA.指针式万用表判别法:指针式万用表的黑表笔(插在万用表的■”插孔)接的是万用表电源的正极,为高电位端;红表笔为低电位端。
1)三极管基极与类型的判断当我们将万用表的红表笔接在NPN型晶体管的基极b,而用黑表笔分别去接该管的集电极c和发射极e时,两个二极管都反偏,万用表指针偏转角度都很小。
也就是说两次测得的电阻都很大。
当我们用同样的方法去测PNP型晶体管时,两次测得的电阻都很小。
根据上述原理,可采用如下方法判别三极管的管型(NPN型或PNP型)和基极:用万用表的红表笔接晶体管的某一极,黑表笔分别去接其它两个极时,1.若两次测得的电阻都很小或者都很大时,可以确定红表笔接的就是管子的基极2.若两次测得的电阻均很小,则该管子为PNP型;若两次测得电阻均很大,则为NPN型;或者说测得电阻都大时,则黑表笔所接的是PNP型管子的基极,若测得电阻都小时,则黑表笔所接的是NPN型管子的基极。
若两次测得的电阻一大一小,应将红表笔换接一个极再测试。
1.三极管静态工作点调整的原理正常工作的放大电路要求输出信号不能失真。
所谓失真是指输出信号偏离输入信号的波形。
当放大电路的静态工作点设置不合适或者当信号源电压过大,就会使输出信号超出了晶体管的线性放大区,进入了饱和区或者截止区,产生非线性失真。
由此可见,放大电路的失真包括饱和失真和截止失真两种情况。
当静态工作点设置过低,在信号源的正半周可以正常工作,但在信号源的负半周时,输入信号电压的波形进入了截止区,导致输出电压的正半周波形失真,称为截止失真,如图所示。
截止失真当静态工作点设置过高时,就会出现与截止失真完全相反的现象。
在信号源的正半周,有些工作点已进入饱和区,引起输出电压的正半周波形失真,称为饱和失真,如图所示。
饱和失真此外当信号源的电压过大时也会导致截止失真和饱和失真的情况。
图2-20 分压式固定偏置放大电路(a) (b)2.利用分压式固定偏置放大电路使静态工作点的稳定图2-20 分压式固定偏置放大电路(a) (b)通过分析可以看出,分压式固定偏置放大电路具有自动稳定静态工作点的能力。
1、静态分析图2-20 分压式固定偏置放大电路(b)B2B CCB1B2RV UR R≈+E B BEV V U=-EQ CQEEVI IR=≈CQBQIIβ=CEQ CC CQ C EQ E CC CQ C E()U U I R I R U I R R=--≈-+2、动态分析图2-21 分压式固定偏置电路的交流通路和微变等效电路(b)分压式固定偏置放大电路的交流通路如图2-21a所示,图2-21b为其微变等效电路。
i ii B1B2be bei i iiB1B2beB1B2beo Co c CL b C L C Lui b be b be be1////111(//)(//)(//)U Ur R R rrUUUIR R rR R rr RU I R R I R R R RAU I r I r rββ⎧====≈⎪⎪++++⎪⎪=⎨⎪--⎪====-⎪⎪⎩(a)图2-20 分压式固定偏置放大电路(a) (b)解:(1)利用放大电路的直流通路,如图2-20b所示B2B CCB1B23012 3.6V3070R kV U VR R k kΩ≈=⨯=+Ω+ΩB BEQCQ EQE3.60.6 1.5mA2V U V VI IR k--≈===ΩCQBQ1.5mA30μA50IIβ===CEQ CC CQ C E()12 1.5(22)6V U U I R R V mA k k≈-+=-⨯Ω+Ω=解:(2)先求出晶体管的输入电阻beE265126200(1)200 1.084k1.5mVrI mAβ⨯=++=+≈Ω26// 1.526C LC LC LR RR R kR R⨯===Ω++根据如图2-21b所示的放大电路的微变等效电路,可得电压放大倍数:o C Lui be(//)501.569.21.084U R RAU rβ⨯==-=-=-输入电阻:i B1B2be be//// 1.084kr R R r r=≈=Ω输出电阻:o C2kr R==Ω图2-22 无旁路电容的交流通路和微变等效电路 (a) (b)无旁路电容时电压放大倍数为:o c C L b C L C L ui be Eb be e E b be b E(//)(//)(//)(1)(1)501.50.731.084512U I R R I R R R R AU r RI r I R I r I Rkk kββββ⋅⋅⋅⋅⋅⋅-===-=-+++++⨯Ω=-≈-Ω+⨯Ω输入电阻和输出电阻的分析在此恕不赘述,请读者根据两次电压法自行分析。
实验五三极管的静态工作点分析
一课程设计实验目的
1、掌握用非线性电路元件设计放大器的方法,求三极管的静态工作点。
2、学会用Multisim仿真软件,对所设计的非线性放大电路进行仿真测试。
3、了解并掌握电路中各个电流电压的大小。
二课程设计原理
三极管放大电路中,三极管静态工作点就是输入信号为零时,电路处于直流工作状态,这些电流、电压的数值可用BJT特性曲线上一个确定的点表示,该点习惯上称为静态工作点Q ,设置静态工作点的目的就是要保证在被放大的交流信号加入电路时,不论是正半周还是负半周都能满足发射结正向偏置,集电结反向偏置的三极管放大状态。
在放大电路中,当有信号输入时,交流量与直流量共存。
将输入信号为零、即直流电源单独作用的时候晶体管的基极电流I b、集电极电流Ic、管压降U be和c-e 间电压Uce称之为静态工作点Q,常将Q点记作I BQ、I CQ(或I EQ)、U BEQ、U CEQ
三课程设计实例分析
如图非线性电路,求其静态工作点的大小.β=40
I B=V CC−V BE
=3.1×10−5A
R1
I C=βI B=1.24×10−3A
V CE=V CC−I C R2=3.8V
电路直流通路为
四仿真设计
五实验小结
通过这次仿真,我学会了用仿真电路求三极管的静态工作点,对静态工作点的理解更加深刻。
虽然实验过程比较简单,但是不小心还是很容易出错,提醒我做什么都要认真完成。
实验:晶体管共射极单管放大器
一、实验目的
1、掌握放大器静态工作点的调试方法,学会分析静态工作点对放大器性能的影响。
2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理
采用分压式偏置放大电路,并在发射极中接有电阻R E ,,以稳定放大器的静态工作点。
当流过偏置电阻R B1和R B2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时,基极电位 CC B B B B U R R R U 211+≈ ;E
BE B R U U Ic -=;)(E C C CC CE R R I U U +-=。
电压放大倍数 be L
C V r R R A β
-=。
三、实验器材
1. 双踪示波器
2. 万用表
3. 交流毫伏表
4. 信号发生器
四、实验内容
1、共射极单管放大器实验电路
2、连线“在实验箱的晶体管系列模块中,按图连接。
3、测量静态工作点
静态工作点测量条件:输入接地即使Ui=0,打开直流开关,调节R W ,使I C =2.0mA (即U E =2.4V ),用万用表测量U B 、U E 、U C 、R B2值并记录。
4、测量电压放大倍数
调节一个频率为1KHz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入信号U i。
并用双踪示波器观察U o和U i的相位关系及波形,记录。
五、数据记录。
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
1
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:
图2-1所示电路中,双极型晶体管2N3904的120,7.0)(onBEVV。计算三机关各极电
流和电压,填入表2-1计算栏。
图2-1
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
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
2
图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List,Value list值为0,0.3,
10;V1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。
双极型晶体管2N3904的输入特性曲线族
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List,Value list值为0.8、
0.85、0.9、0.95、1;V2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
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
3
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)/(BCII
双极型晶体管与BEV的关系曲线
思考:阐述与BEV的关系,说明直流工作点设置时的注意事项
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
4
在双极型晶体管的截止区内(BEV<0.7V),随BEV的增大而近似线性增大;在双极型晶
体
管的放大区内(BEV>0.7V),当BEV比较接近0.7V时值近似不变,当BEV继续增大时
随BEV的增大而减小。
在进行直流工作点的设置时,既要保持BEV>)(onBEV,确保双极型晶体管工作在放大区内,
又要控制BEV在一个合适的范围内,防止因BEV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
图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)/(BCII
双极型晶体管与温度关系曲线
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
5
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
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
)/(BCII
双极型晶体管的与Tf关系曲线
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
6
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中
计算值 仿真值 实测值
基极电流)(AIB
3.47 3.63877 NULL
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
7
集电极电流)(mAIC
0.416 0.43935532 0.44
集电极电压(V) 3.04 2.93552 2.932
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
表2-1 晶体三极管2N3904静态工作点(kRB202)
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
仿真值
基极电流)(AIB
3.77223E-06
集电极电流)(mAIC
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
表2-2晶体三极管2N3904静态工作点(kRB22)
8.将图2-1中的2BR改为80k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
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
8
仿真值
基极电流
)(AI
B
39.36761
集电极电流
)(mAI
C
0.69909392
集电极电压(V)
1.71434
发射极电压(V)
1.62457
工作区域
饱和区
表2-3晶体三极管2N3904静态工作点(kRB802)
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 2N3906,2N3906的230,7.0)(onBEVV。
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。
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
9
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
对上图电路进行直流工作点分析
百度文库 - 好好学习,天天向上
-
10
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
)(mAIC
0.428 0.43172677 0.447
集电极电压(V) -2.99 -2.97163 -2.897
发射极电压(V) -0.945 -0.95438019 -0.963
工作区域 放大区 放大区 放大区
表2-4 晶体三极管2N3906静态工作点