毕业设计（论文）-信号发生器的设计与制作.doc

电子信息工程系毕业论文江阴职业技术学院毕业论文课题：信号发生器的设计与制作专题：正弦波产生与信号放大电路的设计与实现 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 摘 要在我们日常生活中，以及一些科学研究中，正弦波和方波、三角波是常用的基本测试信号。此外，如在电视机中显像管荧光屏上的光点，是靠磁场变化进行偏转的，所以需要要用锯齿波电流来控制,对于三角波，方波同样有这不可忽视的作用，而函数发生器是指一般能自动产生方波、正弦波、三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此函数发生器是我们在学习，科学研究等方面不可缺少的工具。我们要设计一种能产生方波、正弦波、三角波的函数放生器。它主要是通过充放电恒流源对固定的充放电电容进行充放电而产生。AbstractIn our daily life, scientific research and other, sine wave and square wave, triangle wave is commonly used in the basic test signal. In addition, as in the television picture tube screen on the spot, on the magnetic field changes are deflected, so it is necessary to use the sawtooth current to control, the triangular wave, square wave also have this role can not be ignored, and the function generator is generally can automatically generate square wave, sine wave, triangle wave and sawtooth wave ladder wave voltage waveform of the circuit or apparatus. Therefore the function generator is in our study, the respect such as scientific research indispensable tools.We want to design a can produce square wave, sine wave, triangle wave function generator. It is primarily through the charging constant current source on the fixed charge and discharge the capacitor charge and discharge generated目 录摘 要IAbstractI目 录II第一章 绪论11.1设计背景11.2技术指标1第二章 样机的装接与调试22.1样机的工作原理分析22.2 样机的调试5第三章 主放大器及正弦变换放大电路设计73.1 主放大器电路图73.2 主放大器的工作原理83.2.1差分放大电路83.3.2输出负反馈电路93.3.3推挽型射极跟随器93.2.3共发射极放大电路103.3正弦变换放大电路图113.4正弦变换放大电路的工作原理123.4.1桥堆的整形123.4.2放大电路13第四章 电路的仿真与分析144.1主放大器电路的仿真与分析144.1.1电位点的测试154.1.2波形频率及振幅的测试154.2正弦变换放大电路的仿真184.2.1放大电路的波形测试19第五章 多功能板的安装与调试205.1多功能板的安装205.2 主放大器电路的调试205.3 正弦变换放大电路的调试22第六章PCB板的设计安装与调试246.1 PCB的制作246.2 PCB板的安装256.3 PCB板的调试266.4 调试心得26第七章结论与展望27附录原理图28附录PCB板29附录实物板30致 谢31参考资料32- III -第一章 绪论1.1设计背景在函数信号发生器中存在这各种各样的放大电路，通常这些放大电路都是很复杂的，对于很多学习者来说要想理解是很难的，所以要有一种能使得大多数人都能看的懂的电路那是最好不过了。对于初学者的学习是很有帮助的，通过自己的分析与组装可以很好的理解模电知识在现实生活的应用。基于这点我设计了一个相对简单的放大电路，同时电路的性能指标不能下降的太多，所以对电路的合理性需要更多的考证。通过循序渐进的方式不断完善电路的设计。放大电路多种多样最基本的就是共基极，共集电极和共发射极放大电路。应用多的就是差分放大电路和功率放大电路。1.2技术指标主放大器输出的最高Vp-p为20V；主放大器放大的倍数为10倍；正弦变换放大电路的最高Vp-p为2V；正弦变换放大电路的放大倍数45倍；信号的频率范围10HZ1MHZ。第二章 样机的装接与调试2.1样机的工作原理分析1.电源电路电源电路包括+5V、+15V、-15V、+18V、-18V五路电源输出。其中+5V输出采用的是典型的串联反馈调整型稳压电路，由取样电路比较放大比较电路稳压管及其外围器件组成。其余电路均采用三端集成模块电路。2.函数信号发生电路该部分的信号产生电路，可产生三角波、方波等基本波形（包括锯齿波、脉冲波），其中三角波由2w4、2R6、2Q3、2R7、2Q4、2Q5、2U1-D、2Q2等构成的充放电恒流源对固定的充放电电容进行充放电而产生。，而方波则是由三角波经比较器电路后产生。其次锯齿波由三角波改变其上升沿下降沿产生，脉冲波则是改变方波的占空比而产生的。其具体的工作过程如下。当电容充电时，充电恒流源通过2R8、2D1、2D2对固定电容进行充放电，使得电容两端电压呈线性上升，即2Q7栅极电位随之线性上升，经2Q7的源极跟随以及2Q9射极跟随后，由2R18、2R19分压后，取样到2Q10、2Q11、2Q12构成的差分比较器，与2Q11的基极电压进行比较，当2Q10的基极电压高于2Q11基极电压时，2Q10集电极输出低电平，2Q11集电极输出高电平，然后高低电平取到2Q13、2Q14基极，若此时电容两端电压达到最大值，则2Q13的集电极输出低电平，所以此时2Q15导通，所以使得充电回路被改变，经2Q15到-15V去了，电容经放电恒流源放电，电容充电结束。电容放电，使得2Q7栅极电位下降，经2Q7的源极跟随以及2Q9射极跟随后，由2R18、2R19分压后，取样到2Q10、2Q11、2Q12构成的差分比较器，与2Q11的基极电压进行比较，当2Q10的基极电压高于2Q11基极电压时，2Q10集电极输出低电平，2Q11集电极输出高电平，然后高低电平取到2Q13、2Q14基极，若此时电容两端电压降到最小值，则2Q13的集电极输出高电平，所以此时2Q16导通，2Q15截止。使得放电回路关断，由充电恒流源开始充电。如此充放电便周而复始的进行着，也就产生了三角波，而方波便是依靠比较电路获得。另外该部分信号产生电路还具有频率粗调功能，它是通过恒流源控制电路实现，由2R1、2W1、5W1、2W2提供电压控制信号，经电压跟随器跟随，跟随后进行了与外部频率控制电压信号的加法运算，同时实现了压流转换，后经LM324和2Q2的大电流跟随，从而控制了镜像恒流源，实现了电流源的控制，能进行频率的粗调。同时该部分信号产生电路可产生锯齿波及脉冲波，其实现方法是通过一个继电器，当继电器线圈得电，继电器触点便吸合，此时就把控制充放电恒流源电路加入了信号产生电路，此时只要调节5W2，便可改变充电恒流源电流大小，放电恒流源大小，即电容充放电的上升沿，和下降沿，此时输出的波形便是锯齿波。因为输出的波是锯齿波，所以经比较器比较后，出来的波形便不再是方波，而是脉冲波了。3.主放大器及正弦变换放大电路三角波，正弦波，方波函数信号经选择开关（FUNCTION）选择后送入主放大器中，先经过3Q1，3Q2组成的差分放大，3Q1的基极为输入信号，3Q2的基极为反馈信号，其发射极偏置电阻3W1改变偏置电平，防止输入大信号截止失真，3Q1集电极信号送入3Q4基极，3Q2集电极信号经3Q3反相（反相过后送入复合差分放大电路，可以防止镜像干扰）送入3Q7基极（3Q4基极信号与3Q7基极信号幅度相同，相位相反）。3Q4、3Q5与3Q6、Q7组成复合放大电路，3D3、3D4、3Q8、3Q9组成推挽差动放大，3Q10，3Q11、3Q12、3Q13组成复合型电流放大，3Q10、3Q11、3Q8和3Q9、3Q12、3Q13组成正反馈电流放大网络（放大一定倍数后达到平衡），主放大负反馈是输出信号经3R23、3R11衰减20倍后送入3Q2基极。DC LEVEL键改变3Q2基极电位，是对直流偏置电平调节输出一定电位。由上级输出（TRT_OUT）送入三级桥式整形电路，利用二极管伏安特性曲线折线近似法把三角波整形为正弦波，经3R16送入正弦波前置放大器，前置放大器由3Q51 3Q52构成差分放大（放大倍数约为5倍），其发射极偏置电阻3W51 3W52等，3W51调零漂3W52调温漂，使其集电极输出电压控制在04.2V左右，幅度放大后信号送入3Q53的射极跟随电路，进行电流放大。 4.测频电路测频可分为两种回路：内部输入频率的测频和外部输入频率的测频对于外部的测频，首先使用者要把信号发生器面板上的EXT按钮按下，使发生器处于外测频的状态上。信号先进入测频电路的放大回路，信号经过场效应管前级的电容滤波同时将信号的峰值取反，二极管将经过的信号进行限压，使输入信号的电压保持在场效应管的正常工作电压状态下。信号在经过一个高阻抗的场效应管的放大，使的上一级输入信号的峰形更圆润。经场效应管放大的信号通过4C6的滤波，4R10的分压到达整形与非门的13脚，这一点信号的电流电压的值保持在恒定的值上，能够使整形芯片工作在正常的电压电流下。当输入的信号的电压过大时信号就会经过4R8到达三极管的4Q2的发射极，4Q2发射极的电压大于基极的电压，使得三级管导通，信号经过三极管电阻进行信号电压的减小，使得信号到达整形芯片的13脚的电压电流值保持在额定的状态下。当输入的信号电压过小时，信号到达三极管4Q3的基极，+15V的通过4R11到达4Q3的发射极，设计的三极管4Q3处于放大状态，4Q3的集电极就会产生放大了的信号，但是13脚信号的电压电流都是处于额定的状态下。对于内部的测频，信号就直接经过整形。放大整形后的信号直接输入到分频器74HC4040进行分频。再把分频好的信号通过74HC00进行分频的选择，将选择好的信号输入到89C52进行频率的计算，得到信号的频率。当p20高电平就选择2分频，当p14为高电平时就选择128分频，最后由T0口进入，经过定时计数计算出频率，频率选择就是有频率大小所决定，先进行粗测频测大小 ，接着二分频或是一百二十八分频，测好数据由51的rxd端口输出，进入74ls164的a，b脚。74ls08是选择是么时候显示。5.显示电路显示电路包括频率显示电路和幅度显示电路，频率显示电路有6Q1-3、6U1-4、6DS1-4等组成。幅度显示由6U5、6S5-67等组成。度显示直接用芯片ICL7107将模拟量转换成数字。ICL7107是高性能、低功耗的三位半A/D转换器电路。它包含有七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。ICL7107可直接驱动放光二极管。芯片ICL7107做成一个数字电压表。来测量模拟量，用数字来显示测得的电压。模拟部分，每个测量周期分三个阶段，它们分别：1、自动校零；2、信号积分阶段（INT）；3、反向积分阶段（DE）。动校零做三件事。第一，内部高端输入和低端输入与外部管脚脱开，在内部与模拟公共管脚短接。第二，参考电容充电到参考电压。第三，围绕整个系统形成一个闭合贿赂，对自动校零电容6C3进行充电，以补偿缓冲放大器、积分放大器的失调电压。由于比较器包含在回路中，因此自动校零的精度仅受限于系统噪声。任何情况下，折合到输入端的失调电压小于10V。信号节分阶段，自动校零回路断开，内部短接也脱开，内部高端输入与外部管脚相连。转换器将IN HI 和IN LO之间输入的差动输入电压进行一固定时间的积分，此差动输入电压可以在一很宽的共模范围内；与正、负电源的差距各位1V之内。向积分阶段，低端输入在芯片内部连接到模拟公共端，高端输入通过先前以充电的参考电容进行连接，内部电路能使电容的极性正确地连接以确保积分器的输出能回到零。积分器的输出回到零的时间正比于输入信号的大小。显示值=1000VIN/VREF2.2 样机的调试调试方法及要求一初调1、外观和结构检查 仪器外观应整洁，无瑕疵，无斑痕，无机械损伤，金属件镀层应完好，无锈蚀现象；机构件、紧固件应可靠牢固；各操作间应稳固可靠、操作灵活、手感良好；所有旋钮应位置适中，颜色一致。2、印制板检查 检查仪器零部件、元器件是否有错装、漏装现象；线路板上是否存在虚焊、锡连、铜膜断等不良现象。3、电源调试3.1 打开电源前，先检查各路电源的对地电阻，应与下表所示接近，否则可能存在错装、锡连或铜膜连等现象；测试点（1X3各脚）1#2#3#4#5#6#参考对地电阻（）10K010K3.5K4201.2K正常电压+18V0-18V+15V+5V-15V3.2 上诉阻值正常，接通电源开关，测各路电源应如上表所表示。HE1601的1号板为电源板，调试时可先断开所有与其他线路板相连的线插，待测得各电源正常后再接上。4、将“RANGE-Hz“置”2k-20k“档，”FUNCTION”选择三角波，“ATTENUATOR”开关按出，”AMPLITUDE“置中，用BNC电缆将”OUTPUT“端接至示波器，接通电源观察有无三角波信号产生。若无，则应分别检查信号产生部分、整形部分、放大输出部分、排除各部分故障，并作相应记录； HE1601的2号板为信号产生版，3号板为正弦整形及放大板5、检测方波和正弦波输出是否正常；6、检测其它频段波形输出是否正常；7、信号衰减检查：按下“-20dB“和”-40dB“开关，输出幅度应作相应变化；8、占空比调节检查：将方波信号接入示波器，按下“R/P“键，调节旋钮，占空比应能变化，且无跳变；9、直流电平调节检查：将“DC“键按下，调节旋钮，直流电平应能从-10V-10V之间变化；10、用示波器测“TTL“端是否有TTL电平方波输出。若无，则查相应电路；11、检查频率显示是否正常，内测频正常情况下，将“EXT“键按入，将本机信号（0.5V-10Vp_p）输入”EXT SIGNAL“端，检查外测频是否正常； HE1601的4号板为测试板12、检查幅度显示是否正常。二性能调整：做性能前，应将仪器通电开机预热10分钟；方波对称：在2k-20k档，在频率下调节2W3，使方波对称；在频率上限，调节2W4，使方波对称；在2k-20k档，Vp_p=5V时，调节3W51，使正弦波幅度与三角波幅度基本保持一致；Vp_p=0.5V时，调节3W52，使正弦波直流电位与三角波直流电位一致；方波瞬态响应f=200Hz, Vp_p=5V,调节2W7，使上冲3%；f=2MHz（最高频率点），Vp_p=5V，调节3C1，使上冲3%，上升时间50nS；正弦失真在f=1kHz, Vp_p=5V，调节2W5，2W6使正弦失真1%并检查中频、高频的正弦失真，使正弦失真1%；直流电平调节将“DC”键按出，调节3W1，使输出直流电平0.1V。将“DC”键按下，调节其旋钮，直流电平应能从-10V+10V之间变化；显示频率一致性调节各挡频率上下限值应大于该档频率范围，且格挡的值基本保持一致；外测频灵敏度的调节调节4W1，保证外测频状态下0.5V信号输入时，能准确测频。幅度显示调节将实际输出幅度为20V，调节5W5使显示与其一致。第三章 主放大器及正弦变换放大电路设计3.1 主放大器电路图主放大器电路中主要包括由三极管3Q13Q2及其外围器件组成的差分负反馈放大电路，放大三极管3Q3及三极管3Q43Q5组成的推挽型射极跟随器。具体电路图如下图2-1所示。图3-1主放大器的电路图3.2 主放大器的工作原理概括地说主放大电路的工作原理就是把输入信号和输出反馈信号组成的共模信号通过三极管3Q13Q2及其外围器件组成的差分负反馈放大电路抑制为一个很小的电信号，再通过由三极管3Q3及外围器件组成的共发射极放大电路进行放大为一个大电信号，为了提高带负载的能力又加上了由极管3Q43Q5组成的推挽型射极跟随器。3.2.1差分放大电路图3-2差分放大电路差分放大电路的最大特性是放大差摸信号，抑制共模信号。正是抑制共模信号这个特性所以在设计放大电路中才使用了如图3-2所示的差分放大电路 。这个电路把输入信号和输出反馈回来的信号进行抑制，这样做的优点是减少输入信号在放大过程中出现的失真现象。电阻3R6和3R7通过分压将输出信号缩小10倍送入差分电路中三极管3Q2的基级，其相位幅度均与三极管3Q1基级的输入信号相同。由于不能做到两个三极管的绝对相同，所以在两个三极管的发射极之间加了一个滑动变阻器这样可以使得这两个三极管的基级电位相同。由于是双电源电路，所以在电源电压不变的情况下，电阻3R4上的压降是一定的所以流过两个三极管的电流也是一定的，这也相当于在差分电路中加入了恒流源。同时差分电路只需要一个输出端，所以没有输出端的三极管集电极电阻可以去掉，可以减少元器件的数量。3.3.2输出负反馈电路在电路的设计中负反馈电路只是由两个电阻3R6和3R7组成，由于在主放大电路中要加有直流电平，为了使加入的直流电对后级的输出信号影响降低，通常3R7的阻值都很大，为了使得差分放大电路能够输入共模信号需要电阻3R6对反馈回来的信号进行降压，需要计算3R6的阻值。具体的阻值要在电路的调试中进一步验证。加入负反馈电路可以使放大增益处于可以控制的状态，可以防止波形因增益的变化出现变化，导致函数信号发生器不能正常工作。3.3.3推挽型射极跟随器通常我们所学习的射极跟随器只有一个三极管，虽然也有一定的带负载能力，但是会出现输出负载加重的现象，导致波形被削去的现象。推挽型射极跟随器只是将单个射极跟随器中三极管的发射极负载电阻换成与之配对的三极管。这样有效了改善了普通射极跟随器的缺点。由于上侧的NPN三极管将电流“吐”出给负载（推），PNP三极管“吸”进电流（挽），所以称之为推挽。电路中设计的推挽型射极跟随器如图3-3所示：图3-3推挽型射极跟随器在电路中用两个二极管的压降抵消两个三极管的基级-发射极间电压，并且二极管的开与关的交接状态，所以可以认为，三极管的空载电流几乎为零。因此无信号时，也没有三极管发热问题。电路中使用的两个三极管是互补对称的即特性一致的PNP与NPN的对管。3.2.3共发射极放大电路图3-4一般的共射极放大电路图3-5采用的共射极放大电路 共射极放大电路的一般电路如图3-4所示:发射极放大电路的交流放大倍数，在现实电路中近似于Rc/Re。但是在改变放大倍数时直流电位点会改变很大，同时其放大倍数是达到两三百倍也是不现实的。所以我采用了如图3-5所示经过改变的共射极放大电路。改进后的共射极放大电路最大的改变是将发射极的电阻去掉及Re=0，其放大倍数的计算方法不同于一般共射极放大电路，为Av=（HEE*Rc）/HIE。公式中HIE是表示晶体管的输入阻抗的常数，它随着晶体管的品种和工作点的不同而不同，但大体上为110K左右。在实际电路中，集电极负载电阻Rc的值大体上也是K的数量级。所以公式中Rc和HIE可以认为几乎相等，则AvHFE。我在设计中采用的是三极管2N3906其=100-400可以满足放大倍数的要求。3.3正弦变换放大电路图正弦变换放大电路的主要是由正弦变换电路，放大电路和射极跟随器组成。其中正弦变换电路采用了三级桥堆进行整形，放大电路是采用带恒流源的差分放大电路。正弦变换放大电路如图3-6所示：图3-6正弦变换放大电路3.4正弦变换放大电路的工作原理 正弦变换电路是由四个二极管组成的桥堆对输入的三角波信号进行整形。通过对桥堆两端加不同的电压使得二极管处于不同的电位点将三角波的尖角分不同层次的削去，通过三级桥堆的整形之后将整形过得到的正弦波进行叠加再送入后级的放大电路。放大电路主要是由带恒流源的差分放大电路和射极跟随器组成。差分放大电路有一个缺点就是放大的频率带宽太窄，在频率达到近百千赫兹时出现电压增益减小，并出现波形的失真。加上射极跟随器后电压增益不会随频率的放大而出现明显的减小。3.4.1桥堆的整形对二极管施加正向偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过(多数载流子导电)，随着正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近二极管导通电压时(锗管为0.2V左右，硅管为 0.7V左右)，电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变化都很大。对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿观察，这很容易造成二极管的永久性损坏。所以在做二极管反向特性时，应串入限流电阻，以防因反向电流过大而损坏二极管。二极管伏安特性示意图3-7，3-8图3-7锗二极管伏安特性图3-8硅二极管伏安特性在桥堆的整形电路中就是利用伏安特性曲线的弯角对三角波进行整形。由于电路中的电阻都是对称的所以桥堆的中心点可以理解为是零电位，桥堆上部的二极管D1,D4和下部二极管D2，D3由于通过电阻的压降是的它们都处于微导通的状态，当三角波经桥堆3脚进来后，正半轴波形经过二极管D1整形，负半轴波形经过二极管D2整形。图3-9整形桥堆3.4.2放大电路由于三角波经过三极桥堆整形后，波形的振幅出现了一些缩小，为了使进入主放大器的三种波形振幅基本保持一致，就需要一个放大电路。放大电路我采用的是加恒流源的差分放大电路，进入的信号如果太大容易出现削尖的现象，这就需要先将整形后的波形幅度进行降压之后再进行放大。放大电路有一个缺点就是频带太窄，所以在后级加了一个普通的射极跟随器，这样可以使得频带的宽度变大。因为正弦波出来后还要送入主放大电路所以，普通的射极跟随器就可以了。电路设计中降压的电阻是R15和R16，这需要根据后面放大的倍数及前级出来的正弦波幅度决定。第四章 电路的仿真与分析4.1主放大器电路的仿真与分析将设计好的电路图先在仿真软件Multisim上进行仿真，判断理论的设计是不是存在很大的问题，通过软件的仿真优点是方便快捷的，省去了搭建电路验证方案设计合理性的时间，可以节省大量的工作时间。当然仿真也存在着一些缺陷，暂时先不考虑，首先确定仿真能否成功。主放大仿真电路如图4-1所示:图4-1主放大器的仿真图4.1.1电位点的测试在主放大电路中最主要的是要使放大三极管Q2处于放大区，且输出端的直流电位近似为0V，通过仿真发现输出端的直流电位-3.149V，如图4-2所示图4-2输出端的直流电位点仿真结果发现为三极管Q2提供基级直流电位的电阻R16并不是很合理，通过用滑动变阻器代替电阻R16，对输出端的直流电位点进行调整。经过仿真测试将R16电阻值改为200较为合理。以下电路仿真都采用电阻值为200。4.1.2波形频率及振幅的测试先将模拟函数信号发生器设置好参数送入主放大电路的输入端，再观察模拟双踪示波器测得的波形。模拟信号发生器的参数如图4-3，模拟示波器测得的波形如图4-4所示图4-3模拟信号发生器的设置参数图4-4模拟示波器测得的波形观察上图仿真的数据可以发现，主放大器放大的倍数是十倍，且在频率为1MHZ是波形并没有失真，可以确定的是电路的设计基本上是合格的，接下来要测试电路在仿真中放大的最低频率，最高频率和最大的幅度，以确定电路是否满足在整机中的作用。图4-5 频率为10HZ的波形图4-6频率为2MHZ的波形图4-7振幅为0.9V的波形通过仿真得到了频率为10HZ，2MHZ 及振幅为0.9V的波形，具体波形如图4-5，图4-6，图4-7所示。观察发现电路可以对低频信号进行放大且不会出现失真，不过当频率大于1MHZ的时候会出现波形的失真，当振幅大于0.9V时波形会因为三极管上的压降不能满足而出现波形被削尖的现象。通过对以上波形的仿真与分析基本可以确定主放大电路基本符合设计要求。只需要在一些电位点上要对实际电路搭接过程中在进行优化。4.2正弦变换放大电路的仿真由于仿真软件中的器件性能都是绝对理论的，所以由二极管组成的桥堆在仿真中并不能对三角波进行整形，所以只仿真了放大电路。仿真图如图4-8所示：图4-8放大电路4.2.1放大电路的波形测试下图图4-9是仿真中的波形图图4-9放大的波形通过输入输出的波形，可以发现电路的放大倍数近似于4倍，与设计的倍数差不多。频率在1MHZ时波形也没有出现失真，所以电路的设计是可行的。第五章 多功能板的安装与调试5.1多功能板的安装1.检查器件在多功能板安装之前，需先检查三极管的质量，电阻的阻值及二极管的好坏情况。用万用表测试三极管的值可以判断三极管的好坏，再把电阻的阻值测量一边因为有的色环并不是很明显的，很容易读错阻值，如果阻值错了引起出现差错是很难排除的。将万用表打到蜂鸣挡判断二极管是否已经击穿。2.安装电路根据设计计算的元件参数组装电路，组装时，要尽量按照电路的形式和顺序布线，并做到元器件排列整齐，密度均匀，不可互相重叠，连接线尽量做到短和直，避免交叉，交叉时要使用绝缘导线。对电解质电容应注意正负极性。安装完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有接错现象，并用万用表检查板子上的正负电源之间有无短路的现象，若有故障要迅速排除，否则不能进行性能测试。5.2 主放大器电路的调试在调试之前，经过检查无误后，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器件是否发烫。如有异常现象，应立即切断电源，重新检查电路，并排除故障。排除故障后重新通电测试。主放大器的电路板如图5-1所示，这是我最初焊接的电路板，两个滑动变阻器的作用是调节放大三极管的基级与集电极间的电压使其处于放大区同时也要使输出端的直流电位点近似为零。图5-1最初的主放大器多功能板通过调节多功能板上侧的滑动变阻器改变输出端的直流电压，经调试当滑动变阻器的阻值为150200时输出端的电压都为几百毫伏。在输出电压已接近1V时就要小心调节了，如果电阻值调过了输出端电压会瞬时跳变为负的十几伏，并且往回调要旋转很多圈。图5-2调节中的输出端电压输出电位点调好后观察示波器所测的波形，其波形如下图5-3所示，电路的放大倍数达到了10倍，符合当初设计的要求，波形在频率设置范围内也没有出现失真的现象。图5-3通电测试放大波形经过第一块测试板，将电路中的滑动变阻器改换为电阻，这样有利于放大三极管处于稳定的工作状态。图5-4定型后的主放大器电路5.3 正弦变换放大电路的调试 在通电之前，也经过了通电观察无误后，再接入了信号。安装后的正弦变换放大电路如图5-5所示：图5-5正弦变换后的放大电路在测试过程中发现差分放大电路的放大频带并不是很宽，一般到几十千赫兹的时候电压增益就出现了减小，到几百千赫兹的时候，增益出现了明显的下降。波形不放大反而减小，接上射极跟随器之后，频带明显变得宽了。接入信号的正弦变换放大电路，如图5-6所示，输入1.9KHZ，峰峰值为0.4V的三角波信号及测得的波形如图5-7所示：图5-6放大电路的测试图5-7放大电路的输入输出波形 第六章PCB板的设计安装与调试6.1 PCB的制作PCB板设计流程图，如图6-1所示图6-1PCB设计流程图1 设计原理图 这是设计 PCB 电路的第一步，就是利用原理图设计工具先绘制好原理图文件。如果在电路图很简单的情况下，也可以跳过这一步直接进人 PCB 电路设计步骤，进行手工布线或自动布线。 2 定义组件封装 原理图设计完成后，组件的封装有可能被遗漏或有错误。正确加入网表后，系统会自动地为大多数组件提供封装。但是对于用户自己设计的组件或者是某些特殊组件必须由用户自己定义或修改组件的封装。 3 PCB 图纸的基本设置 这一步用于 PCB 图纸进行各种设计，主要有：设定 PCB 电路板的结构及尺寸，板层数目，通孔的类型，网格的大小等，既可以用系统提供的PCB 设计模板进行设计，也可以手动设计 PCB 板。 4 生成网表和载入网表 网表是电路原理图和印刷电路板设计的接口，只有将网表引人 PCB 系统后，才能进行电路板的自动布线。在设计好的 PCB 板上生成网表和加载网表，必须保证产生的网表已没有任何错误，其所有组件能够很好的加载到PCB 板中。加载网表后系统将产生一个内部的网表，形成飞线。组件布局是由电路原理图根据网表转换成的 PCB 图，一般组件布局都不很规则，甚至有的相互重迭，因此必须将组件进行重新布局。组件布局的合理性将影响到布线的质量。在进行单面板设计时，如果组件布局不合理将无法完成布线操作。在进行对于双面板等设计时，如果组件布局不合理，布线时。将会放置很多过孔，使电路板走线变得复杂。 5 布线规则设置 飞线设置好后，在实际布线之前，要进行布线规则的设置，这是 PCB 板设计所必须的一步。在这里用户要定义布线的各种规则，比如安全距离、导线宽度等。 6 自动布线 Altium Designer 6.0 提供了强大的自动布线功能，在设置好布线规则之后，可以用系统提供的自动布线功能进行自动布线。只要设置的布线规则正确、组件布局合理，一般都可以成功完成自动布线。 7 手动布线 在自动布线结束后，有可能因为组件布局或别的原因，自动布线无法完全解决问题或产生布线冲突时，即需要进行手动布线加以设置或调整。如果自动布线完全成功，则可以不必手动布线。在组件很少且布线简单的情况下，也可以直接进行手动布线，当然这需要一定的熟练程度和实践经验。 8 生成报表文件 印刷电路板布线完成之后，可以生成相应的各类报表文件，比如组件清单、电路板信息报表等。这些报表可以帮助用户更好的了解所设计的印刷板和管理所使用的组件。 9 档打印输出 生成了各类档后，可以将各类档打印输出保存，包括 PCB 文件和其它报表文件均可打印，以便永久存档。 6.2 PCB板的安装PCB的安装与多功能板的安装要求大同小异，都是在安装之前，先进行元器件的检查，确保元器件都是好的，在安装的焊接的过程中要注意的是，因为PCB板是双面板，对焊接的要求多了点，对焊点的要求也比单面板的要求要高。首先，记住的是如果连接线在焊接面的另一面，那就要将焊锡在北面也要形成一个焊点，这样电路才不会出现短路的现象。同时在焊接时要把握好时间，时间短了，反面的焊点没形成，多了反面的焊点是一个大锡包，很影响美观。所以把握焊接时间是很重要的在焊接时尽量避免错误，因为是双面板两边都有焊点，吸锡器是很难把锡吸干净，器件自然就很难拆下来的，所以焊接时要胆大心细。同时注意整体的美观，做到焊接直插器件的要求。6.3 PCB板的调试PCB板的调试注意事项和多功能板一样，在调试之前，经过检查无误后，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器件是否发烫。如有异常现象，应立即切断电源，重新检查电路，并排除故障。排除故障后重新通电测试。因为板子已经设计好，所有的调试又回到整机的调试中和样机的调试方法是一样的。6.4 调试心得调试真的不是想象中的那么简单的，调试的过程有喜有悲啊。忙忙碌碌调试了几个星期，最近才体会到成功的喜悦。因为是初次设计，有很多地方是出现的问题都没有考虑过，真在出现的时候，排除起来是很难的。通过调试发现理论永远是理论，很多地方与实践相比还是有很多不同的。就像主放大器电路中出现的问题，放大管始终没有处于放