正弦波振荡-三极管小信号放大
创新电子协会 2025.3.15
项目简介：
本项目要求设计一个正弦波振荡电路，通过三极管放大电路输出正弦波。
基本组成
主要由三部分组成：
– part1：正弦波振荡电路
– part2：运放跟随电路
– part3：三极管放大电路
要求：
- 正弦波频率为 学号最后一位/2（注，0记为10）KHz
- 三极管放大电路放大倍数为 10~20 倍
验收：
- 双踪显示跟随器输入端波形与三极管放大电路输出波形
- 询问振荡电路频率由来
- 询问三极管放大电路放大倍数由来
原理图
参数需求
Part1：振荡电路：
Part1-1：频率设定
RC 串并联选频网络
\begin{aligned}
f_0 = \frac{1}{2\pi RC}
\end{aligned}
但是考虑到可能有误差，所以本来理论上 \dot{F} = 0.33，但是实际使用中，可能会有误差。
所以如果你对于 \dot{A} 固定为3，则可能会有以下清空：
– 实际的\dot{F}\dot{A} 可能会小于1,导致振荡电路的起振失败；
– 实际的\dot{F}\dot{A} 可能会大于1,导致振荡电路的失真。
对此，我们在Part1-2中，为原来简单的放大电路增加了两个二极管，用来让电路能够有一个自动的倍数调节。
Part1-2：放大电路
放大倍数为
\dot{A} = \frac{R4}{R3}+1
如上所分析，为了防止电路的起振失败，我们在电路中增加了两个二极管，用来让电路能够有一个自动的倍数调节：
– 起振阶段，二极管截止，此时 R4 处的电阻为电阻显示数值。此时\dot{F}\dot{A}仍保持为 >1，能够继续起振。
– 稳定阶段，当U_o 小于 1倍 时，二极管截止或为较小电压，此时等效电阻较大，使得\dot{A}仍为一个相对较大值，能够继续放大。
– 稳定阶段，当U_o 大于 1倍 时，二极管导通，此时等效电阻较小，使得\dot{A}变为一个相对较小值，能够防止失真。
也因此，最终\dot{F}\dot{A}会最终趋近于1，从而使得电路能够正确起振，并稳定地输出正弦波。
Part2：运放跟随电路：
滑动变阻器：用来分压，使得最终进入三级管放大电路的电压为一个小电压（约为100mV）。
跟随器：前后级隔离。
Part3：三极管放大电路：
1. 静态工作点
静态工作点为：
– U_{E}约为0.5V；
– 所以U_{B}约为1.2V；
– U_{C}约为5V；
2. 放大倍数
放大倍数为：
\dot{A} =- \frac{\beta{}R_c}{r_{be} + (1+\beta{})R_e}
附录：嘉立创实验室制版
1. 单位
- 密尔(mil)
- 密尔(mil)也被称为毫英寸，是一种长度单位
- 1 mil = 0.0254 mm
- 盎司(oz)
- 作长度单位时，10z代表PCB的铜厚度约为35um，它来源于把10z重的8.9g/cm?密度的纯铜平铺到1平方英尺(=144imnches)的面积上所形成的厚度。
2. 制板流程
3. 嘉立创 PCB 设计
前会长PPT参考截图
注意：
- 实验室制版线宽至少 30 mil 以上（建议50mil）！否则很有可能在腐蚀的过程中断开（建议普通的线50mil，电源线80mil以上）；
- 焊盘要大，否则钻孔钻完可能焊盘钻没了，建议直径 70 mil，钻孔 30 mil；
- 实验室的覆铜板尺寸为 7*10 ，所以设计时不要超过这个尺寸；
- 由于实验室制板难以完成双面，且一般使用也为单面板，所以注意布线只能布单面；
- 由于油墨印刷时是镜像的，所以布线请布在底层（如果布在了顶层，则导出时需要镜像翻转）(*其实焊接都在底层)；
- 插件放顶层，贴片放底层；
- 信号线不要不布直角；
嘉立创小操作参考网址：
https://docs.lceda.cn/cn/Schematic/WiringTools/#%E7%BD%91%E7%BB%9C%E6%A0%87%E7%AD%BE
https://docs.lceda.cn/cn/Introduction/Shortcut-Keys/
4. 导出 & 实验室制版
1. PDF 文件导出
如果你是顶层布线，需要顶层导出PDF
如果你是底层布线，需要底层导出PDF
注意，如果你判断的出来哪里需要钻孔，那孔层你导不导出其实都无所谓（顶、底层同理）
2.实验室制版
前会长PPT参考截图
