可编程仪器放大器设计1

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1、模拟部分：可编程放大器一．设计要求：（一）设计任务采用基本的数字。模拟电路方法，设计一个可预置放大倍数的放大器，并实现简单的自动增益（AGC）控制功能。（二）基本要求1.使用双电源供电2.至少具有8档数字可编程增益设置功能，放大倍数依次为：0.10.512510501003.在输入正弦波信号频率1-500kHZ；信号幅度50mv—5v4.输出信号失真度小于1%5.数码管显示当前增益的设置情况（三）发挥部分1.具有自动增益控制功能，即当给定某一幅度的输入信号后，可以自动选择合适的增益档位。提示：可以从最高增益开始，比较检测输出电压，

2、调整增益至合适档位。2.提高可编程放大器的增益步进精度，扩大可调范围，改善调整方式。3.采用单电源供电（四）参考元器件和芯片1.通用运算放大器µA741，LM324，LM3582.模拟多路开关CD4051、插接件、拨号盘3.计数器芯片和逻辑门电路4.LED显示组件5.通用元器件二．设计方案（一）实验的初步设计经过模拟电路基础上介绍的仪表类放大电路，我分析实验主要分为两大模块：数字模块和模拟模块。数字模块分为两大模块主要包括了：负载电阻转换模块和显示译码模块；模拟模块分为两大部分：清零模块和放大模块。首先设计的是放大模块，根据模拟电

3、路基础这本书的仪表放大电路。通过LM324设计了一个用3个运算放大器组成的防大部分。然后是用µA741做的清零部分，在放大模块的前面连接清零部分。在零输入的情况下，将示波器的表笔接到放大部分的输出端，通过调节滑动变阻器，将输出调节为零。然后是设计负载转换模块，将CD4051的八个输入端接上负载电阻，然后将A、B、C三个接口接到161的前三个接口上，同时将输出端接到放大部分的负载上。（二）元件清单LM324（1）CD4051（1）µA741（1）74LS161（1）电阻（自选）（三）数字模块此部分主要负责负载电阻的转换。由单脉冲信号

4、给予高电平脉冲，然后由74LS161给CD4051脉冲，使得CD4051转换负载电阻。1．模拟开关CD4051芯片1）芯片管脚CD4051芯片引脚图2）芯片原理CD4051芯片在电路中起模拟开关的作用，在电路中通过对开关A到G的控制实现对输入信号不同倍数的放大。CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。C、B、A依次为高、中、低位，控制X0到X7的输出。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD

5、-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端＝“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。1）管脚功能说明引脚号符号功能124512131415IN/OUT输入/输出端91011ABC地址端3OUT/IN公共输出/输入端6INH禁止端7VEE模拟信号接地端8Vss数字信号接地端16VDD电源+2．计数模块74LS161芯片1)芯片管脚2)芯片原理161为可预置的4位二进制同步计数器，当清除端CLEAR为低电平时，不管时钟端CLOCK状态如何，即可完成清除功能

6、。161的预置是同步的。当置入控制器LOAD为低电平时，CLOCK在上升沿作用下，输出端QA－QD与数据输入端A－D相一致。当CLOCK由低至高跳变或跳变前，如果计数控制端ENP、ENT为高电平，则LOAD应避免由低至高电平的跳变，而74LS161无此种限制。161的计数是同步的，CLOCK同时加在四个触发器上而实现的。靠当ENP、ENT均为高电平时，在CLOCK上升沿作用下QA－QD同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于161，只有当CLOCk为高电平时，ENP、ENT才允许由高至低电平的跳变，而161的ENP、E

7、NT跳变与CLOCK无关。161有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（RCO）输出一个高电平脉冲，其宽度为QA的高电平部分。在不外加门电路的情况下，可级联成N位同步计数器。对于161，在CLOCk出现前，即使ENP、ENT、CLEAR发生变化，电路的功能也不受影响。（四）模拟模块由于电路实质上是一个可以控制增益的反向比例运算放大器，因此采用反向比例运算的基本电路。1.LM324a)芯片管脚LM324芯片引脚图a)芯片原理LM324是一个四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在

8、低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一个放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源