增益可自动变换的放大器设计

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1、增益可自动变换的放大器设计一、设计要求1、放大器增益可在1倍→2倍→3倍→4倍四档间巡回切换，切换频率为1赫兹。2、能够对任意一种增益进行选择和保持（演示：控制某个增益保持时间为4秒）。二、设计方案1、方案图：2、功能说明：此电路由电源电路，时钟脉冲产生电路，具有延时功能的脉冲产生、反相电路、计数电路、译码驱动电路、数码显示电路、具有选择功能的电路、电阻网络以及放大电路九部分组成。增益可自动变换的放大器是通过以下方式来实现其功能的：时钟脉冲产生电路控制增益的切换频率，并通过计数电路对某一种增益进行选择；具有延时功能的脉冲产生电路通过对计数电

2、路使能端的控制达到对某一种增益保持的目的；通过译码驱动显示电路显示不同的放大倍数；通过计数电路输出的信号控制具有选择功能的电路来实现不同反馈电阻的接入，从而实现了不同增益范围的切换。三、电路设计与分析1、时钟脉冲产生电路、具有延时功能的脉冲产生电路及反向电路该部分电路的核心器件是555定时器，其中，时钟脉冲产生电路是由555定时器组成的多谐震荡器，具有延时功能的脉冲产生电路是由555定时器组成的单稳态触发器。其具体电路如下：11图一时钟脉冲产生电路图二具有延时功能的脉冲产生电路及反向电路555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集

3、成电路。按其工艺分双极型和CMOS型两类，其应用非常广泛。2、555定时器的组成和功能图1—1是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。11图6—1555定时器组成框图它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚：低触发端6脚：TH高触发端4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作

4、，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表1—1示。表1—1555定时器的功能表清零端高触发端TH低触发端Qn+1放电管T功能00导通直接清零10导通置01111截止置11Qn不变保持3、555定时器的应用如图所示的

5、时钟脉冲产生电路是用555定时器组成的多谐震荡器，其工作波形如下所示：计算公式如下：输出高电平时间tpL=RP1C2ln2≈0.7RP1C2输出低电平时间tpH=（R2+RP1）C2ln2≈0.7（R2+RP1）C2振荡周期f=1/tpL+tpH≈1.43/（R2+RP1）C2由以上计算公式可知：通过确定电阻阻值及电容容值和调节电位器RP1可以实现频率为1赫兹的时钟脉冲输出。如图2所示的具有延时功能的脉冲产生电路是555定时器组成的单稳态触发器，其工作波形如下：计算公式如下：11输出电压Vo的脉宽tw：tw=R1C1ln3≈1.1R1C1电

6、路工作原理如下：没有触发信号时Vi处于高电平（Vi>Vcc/3），电路通电后在没有触发信号时，电路只有一种稳定状态Vo=0，若触发输入端施加触发信号（Vi

7、高电平。4、计数电路及反向电路该电路的电路图如下：74LS161的功能表如下：输入输出清零CR非预置PE非使能CEPCET时钟CP预置数据输入D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0进位TCLXXXXXXXXLLLLLHLXX↑D3*D2*D1*D0*D3D2D1D0#HHLXXXXXX保持#HHXLXXXXX保持LHHHH↑XXXX计数#11如上面逻辑电路图所示。其主循环状态如下：以上电路的接法是将74LS161计数到1111状态时产生的进位信号反相后，反馈到预置控制端。预置数据输入端成1100状态。该电路从1100状态开始加1计数，输入第三个C

8、P脉冲后到达1111状态，此时Tc=CET.Q3.Q2.Q1.Q0=1，PE非=0，在第4个CP脉冲作用后，Q3Q2Q1Q0。被置成1100状态，同时使TC=0，PE非=1，新的