函数发生器实验报告
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晶体管放大电路设计
一、设计要求和指标
1、输入电阻RI >2K,频率响应20HZ~500K HZ
2、输出电压V>=0.3V输出电阻Ro<5K，电路工作稳定。
已知条件：内阻Rs=600欧，Vcc=12V，信号源Us=100mv，负载RL=2K
二、晶体管放大器的基本原理
共射极放大电路如下图所示，它采用的是分压式电流负反馈电路，工作点Q主要由RB1、RB2、RE、RC及电源电压UCC决定，该电路利用RB1和RB2组成分压器固定基极电位，通过直流负反馈作用，能自动获得稳定的静态工作点。
放大器中静态工作点的选取十分重要：静态工作点选的过高或过低都会产生非线性失真，如Q点选得过高，微弱的输入信号也会产生饱和失真，使输出的电压波形产生下削底波，相反若Q点选得太低，将易产生截止失真，使输出的电压波形产生上缩顶波，为了得到最大不失真输出幅度，其静态工作点应设在交流负载线的中间位置。
另外，放大器静态工作点的选择还影响放大器的增益，工作点的不同放大器的放大倍数也将不同。
对于硅管：
ICQ=（1~3）mA
VBQ=(3~5)V
UCEQ=(2~3)V
电路的静态工作点由下列关系再确定。
CCBBBBURRRU212
EBEEBBECRURUUII
ECCCCCERRIUU
β=2AUS(RI+RS)/RL
fL’=fL/(1~3)
fH’=（1~3）fH
beSLrRfC2110~31
LCLRRfC2110~32
1//213~1beSELErRRfC
三、电路安装与调试
1. 安装电路
（1）检查元器件：在安装电路前，先用万用表检查三极管的质量，电阻的阻值及电解电容的充放电情况，并用晶体管图示仪测三极管的主要参数。
（2）安装电路：根据设计计算的元件参数，在电路实验箱上插接元器件组装电路。组装时，应尽量按照电路的形式与顺序布线，要求做到元器件排列整齐，密度均匀，不互相重叠，连线尽量做到短和直，避免交叉。对电解电容应注意正负极性，正极性接高电位，负极性接低电位，元件标称值字符朝外以便检查。
安装完毕后，应对照电路图仔细检查看是否有错接、漏接和虚接现象，并用万用表检查底板上电源正负极之间有无短路现象，若有，应迅速排除故障，否则不能通电进行性能测试。
2. 通电测试
（1）通电观察 电路安装经检查确定无误后，即可把经过准确测量的电源电压接入电路，此时不要急于测量数据，应首先观察电路有无异常现象，如有无冒烟、有无异常气味、元件器件是否发烫、电源输出有无短路现象等等。如果有异常现象，应立即切断电源，检查电路，排除故障，待故障排除后方可重新通电测试。
（2）静态工作点的测试与调整 静态工作点是由各级电流和电压来描述的。测量静态工作点只要把IBQ、UBEQ、UCEQ、ICQ数值测量出来即可，但在测量时应注意以下几个问题。
①一般只测电压而避免测电流，因为测量电流时要断开电路，电流的大小可以通过测量电压再把电流换算出来，如测量IC时，只需要测量RC两端的电压，然后除以RC的阻值即可。
②当使用的测量仪器仪表公共端接机壳时，应把测量仪器仪表的公共端与放大器公共端接在一起即共地，否则测量仪器仪表外壳引入的干扰将使电路工作状态改变，并且测量结果也不可靠。
③注意使用仪表的内阻（仪表的分流作用）、同时还要正确选择测量仪表的量程范围，减少测量误差。
④在测量静态工作点时，为了减少外界干扰，应使输入端交流短路即C1左端接地。
静态工作点测试方法：接通直流电源，放大器不加输入信号，并将放大器输入端即耦合电容C1左端接地，用万用表测量晶体管的B、E、C极对地的电压UB、UE、UC。如果出现UCC=UCE，说明晶体管工作在截止状态；如果出现UCE<0.5V，说明晶体管已经饱和。这两种情况均说明，所设置的静态工作点偏离较大，应调整RB1，或检查电路是否有故障、测量是否正确以及读数是否正确等等。
（3）性能指标（动态）的测试与电路参数调整 测量前，一般情况下使f0=1KHz，Ui=10mV（有效值），然后按照放大器性能指标的测试方法分别测量Au、Ri、Ro、β等。
有时，电路的性能指标达不到设计要求，就必须通过实验调整修改电路参数，使之满足各项指标要求。对于一个低频放大器，希望电路的稳定性好，非线性失真小、电压放大倍数大、输入阻抗高、输出阻抗低、下限频率fL越低越好，但这些要求很难同时满足。例如1，希望提高电压放大倍数Au，可以有以下三种方法。
增大'LR：会使Ro增加，减小rbe会使输入电阻Ri减小。如果Ro和Ri
有余地，可通过调节RC和IC来提高电压放大倍数，但这样会影响静态工
作点，需重新调整静态工作点。提高晶体管的放大倍数β，才是提高放大
倍数的有效措施。对于的分压式直流负反馈偏置电路，由于基极电位UB固定，
则 'LoubeibeRRArRrEBEEBBECRURUUII
因此，改变β不会影响放大器的静态工作点。
例如2，希望提高最大不失真输出电压Uomax，则可将静态工作点Q移到负载线中点附近，此时输出波形顶部、底部同时失真（双重失真），电路达到最大输出。
例如3，希望降低放大器的下限频率fL，也可以有以下三种途径。
oCu21RRAbeELrCCCf，，电路的性能价格比
总之，不论采用何种方法，都必须进行综合考虑，通过实验调整、修改电路的参数，尽量满足各项指标要求。经调整后的元件参数值，可能与设计计算的值有一定的差别。
五．实验总结
（1).静态工作点的测量
所谓静态工作点的测量，就是用合适的直流毫安表和直流电压表测量晶管的集电极电流Ie和管压降Vce。
Vb(V) Vbe(V) Ve(V) Vce(V)
测量值 2.6 0.66 2 3.3
计算值 2.7 0.7 2
4.6
(2)动态分析
（a）测量电压放大倍数
接入负载2K，在输入端B加f=1KHz正弦波交流信号，调节输入信号幅度，使输出端在示波器频幕上得到一个最大不失真波形，同时测量Vo值
Vi Vo Av=Vo/Vi
10mv -1.1v -110
注：vi是设计要求为10mv，这个信号时从函数信号发生器生产生的。
（b）输出电阻测量
设计要求输出电阻要小于5K，输出电阻的计算公式Ro=（Vo/Vl-1）*Rl
测量值 计算值
Vo Rl无穷 Vl Rl=2k （Vo/Vl-1）*Rl
2.9V 1.1V 3.6K
Ro为3.6k满足设计要求。
通过测试发现频率响应也是在20~500kHz范围内，满足设计要求。
（C）电路设计时注意的一些事项
（1） 实验中，为了安全和不损坏元器件，应先接线后通电，信号发生器的输出电压在接入电路前先由仪器自身的表头粗调好，关机后再接入线路板中。实验电路通电后，用晶体管毫伏表精调一下信号发生器的输出的电压。拆线前，要先关电源后拆线。
(2) 为了避免干扰，放大器与各电子仪器、仪表的连接应当“共地”，即将示波器、信号源、稳压电源、晶体管毫伏表的“地”端都连在一起，如图1-1所示。所有信号线采用同轴电缆，黑夹子只能接在“⊥”上。
(3) 不允许直流稳压电源和信号放生器输出端短路。最容易犯的错误是：将电源打开时，输出端接两根悬空的导线，这就很容易造成电源短路。
函数信号发生器
一、 设计要求和指标
1、连续可调频率范围为10Hz~100Hz。
2、可输出三角波、方波、正弦波。
3、三角波、方波、正弦波信号输出的峰-峰值0~5V连续可调。
4、三角波、方波、正弦波信号输出的直流电平-3V~3V连续可调。
5、输出阻抗约600Ω。
二、 函数发生器的基本原理
函数发生器是能产生多种波形的信号发生器。如产生正弦波、三角波、方波、锯齿波、阶梯波和调频、调幅等调制波形。一般至少要求产生三角波、方波和正弦波。产生各种信号波形的方法很多，其电路主要由振荡器、波形变换器和输出电路三个部分组成。如图1.1.1。
图1.1.1 函数发生器框图
振荡电路主要产生具有一定频率要求的信号。它决定了函数发生器的输出信号的频率调节范围、调节方式和频率的稳定度；在要求不高的场合，电路往往以需要产生的波形中的一种信号作为振荡信号。常用的振荡器有脉冲振荡器和正弦波振荡器。该部分主要考虑信号频率调节范围和频率的稳定度。
波形变换器功能是对振荡源产生的信号进行变换和处理，形成各种所需的信号波形。重点考虑波形的失真问题，通过采取各种措施尽可能使波形失真减少。
输出电路是对各路波形信号进行幅度均衡和切换，并完成信号幅度的调节、功能；重点考虑输出端的特性，如输出波形的最大幅值、输出功率和输出阻抗等。
三、 单元电路设计
1、振荡电路
振荡器形式很多，主要有正弦波振荡器和非正弦波振荡器两类；正弦波振荡器的电路形式较多，有LC振荡器、桥式振荡器、RC移相振荡器等。LC振荡器一般用于高频电路，而桥式振荡器和RC移相振荡器通常用于低频电路。其特点是产生的正弦波的波形一般比较好，但频率调节范围比较小，幅度受频率变化的影响较大。非正弦波振荡器产生的是脉冲波，电路形式更多，简单、容易实现，一般用RC充放电特性形成振荡；往往同时能产生锯齿波或三角波，频率调节范围宽，幅度较稳定。
1）方案选择
方案一：利用集成运算放大电路也可实现产生方波和三角波的信号发生器，电路主要由比较器和积分器构成。图1.2.1是由RC无源积分器和比较器所组成的三角波、方波产生电路，它的特点是线路简单，但性能较差，尤其是三角波的线性度和负载能力差。所以这种电路一般用于要求不高的场合。 输出电路
主要功能：幅度调节、波形切换 振荡器
主要功能：频率调节 波形变换器
主要功能：产生各种波形 输出
