基于LabVIEW的單結晶體管伏安特性測試
單結晶體管是近幾年發展起來的一類新型電子器件,它具有一種重要的電氣性能,即負阻特性,可以大大簡化自激多諧振蕩器、階梯波發生器及定時電路等多種脈沖產生單元電路的結構,故而應用十分廣泛。了解單結晶體管的伏安特性曲線,是理解及設計含單結晶體管電路工作原理的基礎。在傳統的單結晶體管伏安特性測試實驗中,通常需要直流電源與晶體管圖示儀兩種設備配合使用,然而圖示儀沒有相應的器件插孔,測試很不方便。另外,因圖示儀的頻率特性低,無法顯示單結晶體管伏安特性的負阻區,這給理解其特性曲線帶來困難。可以利用Multisim 10與LabVIEW結合完整地顯示其特性曲線,且方便于讀取峰點與谷點的電壓及電流值。
1 用Multisim 10進行數據采集
Multisim 10的元器件庫提供數千種電路元器件供實驗選用,虛擬測試儀器儀表種類齊全,有一般實驗用的通用儀器,但沒有晶體管圖示儀,只能測試晶體三極管、PMOS和NMOS伏安特性曲線,不具備測試單結晶體管的伏安特性的功能。可以利用Multisim 10強大的仿真功能,對單結晶體管的測試電路進行數據采集。
1.1 單結晶體管的測試電路
單結晶體管的伏安特性測試條件是當第二基極B2與第一基極B1之間的電壓VBB固定時,測試發射極電壓VE和發射極電流IE之間的關系。在Multisim 10中畫出單結晶體管的測試電路,如圖l所示。選取2N6027管為測試管,圖1中4號線接發射極E;3號線接第二基極B2;0號線接第一基極B1;電壓源V1和V2的數值不固定,可在直流掃描時進行修改。
1.2 單結晶體管測試電路的直流掃描分析
Multisim 10可同時對2個直流源進行掃描,仿真時,選擇V2直流源,掃描曲線的數量等于V2直流源的采樣點數。每條曲線相當于V2直流源取某個電壓值時,對V1直流源進行直流掃描分析所得的曲線。橫坐標是V2,縱坐標是V(4)電壓(即VE)和I(V3)電流(即IE),不符合單結晶體管伏安特性VE與IE之間的關系曲線,即直流掃描曲線不能直觀地反映VE與IE之間的關系,必須進行進一步的處理。
1.3 單結晶體管測試數據的后處理
可采用Multisim 10提供的后處理功能與直流掃描功能相配合,將采集的實驗數據輸出到Excel電子表格中,如圖2所示。在Excel表中,X-Trace欄顯示的是變化的V2電壓值;Y-Trace顯示的是不同V2電壓下,I(V2)的電流值和V(4)的電壓值,因為每個點均有橫坐標與縱坐標的值,所以會出現多次的X-Trace欄。至此,由Multisim10進行的數據采集工作已經結束。
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