可编程放大器设计(模拟电子技术课程设计)

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1、广东石油化工学院课程名称：模拟电子技术课程设计题目：可编程放大器设计学生姓名：严专业：电子信息工程班级：电信学号：指导教师：刘日期：可编程放大器设计一、设计任务与要求设计并制作一个可编程放大器，其要求如下：1、电压放大倍数由计算机的指令给定，即计算机通过数据线将BCD码N（8bit）送给数据锁存器（它是可编程放大器的一部分，其地址码由设计者选定）后，放大器的输出电压与输入电压符合下列函数关系：直到计算机给它送来新的数据以前，在温度等因素不变的条件下，这个函数关系保持不变。2、电压放大倍数的实际值与上述函数关系中的N之差的绝对不超过，其条件是：（1）1≤N≤99；（2）vO的绝对值在1V

2、至10V范围以内；（3）温度在100C至300C范围内；（4）vI是变化缓慢的直流信号；3、输入电阻不小于100MΩ。二、方案设计与论证1、设计思路在查阅资料，对可编程放大器选择放大电路，采用UA741放大器来实现。首先给放大器一个信号。然后再用8个不同阻值的电阻。让它们进行不同的并联，使其产生不同的变化，出现不同的阻值。74ls161计数器的工作是用一个开关来实现，用两个开关给它脉冲计数器并加一，每个计数器输出4位BCD码，两个计数器就可以产生8位BCD码。同时74ls161计数器通过74ls48驱动数码管显示，即显示电压的放大倍数。两个74ls161计数器初始设置为0000，以后每

3、次摁一下后面就加1。直到74ls161计数器输出1010时，74ls161计数器的通过非门74ls04和四位与非门74ls13将计数器置0开始重新计数，然后依次循环。在74ls161计数器后面有8位npn放大电路控制继电器的通断，当有高电平时，继电器通路，同时控制后面的8路并联电阻来实现电压的放大。8路电阻值分别是100k、50k、25k、12.5k、10k、5k、2.5k、1.25k，这样就可以8位的BCD码通过选通电阻值的大小进而转换为两位的十进制数值（即放大倍数）公式为：，当计数器出现10000001时，它的放大倍数为81倍：。2、可编程放大器整体电路原理方框图如图1所示：74l

4、s161计数部分NPN电流放大模拟开关放大部分输入脉冲信号输入信号输出数码管显示LED显示输出电压LED提示运放限幅控制图1整体电路原理框图2、方案选择方案1在这电路图中主要是运用开关来控制16种不同的阻值。主要的控制方法用函数信号发生器接Ui，直接用开关进行手动的闭合控制，8个不同阻值的大小进行了并联。使其不同的开关闭合，出现不同的阻值。从而产生00-99种不同的现象如图2所示，仿真图见压缩包SW01.DSN：图2SWITCH控制电阻的放大电路方案2方案2是Ui输入信号时，运用了74ls161计数器输出的BCD码控制模拟开关4066通断，使其产生00-99种不同的状态。当为高电平的时

5、候导通，使其电路实现2路开关控制电压的放大倍数。如图3所示，仿真图见压缩包SW02.DSN：图34066模拟开关控制电阻的放大电路方案3方案3是Ui输入信号时，运用继电器开关来控制电阻电路的通断，74ls161计数器接收到上升沿电平出发的时候，74ls161计数器转换成两个4位BCD码来控制npn放大电路，使继电器有足够的电流工作，进而使8路电阻通断状态，实现电压的放大效果。在npn放大电路为了使得集电极反偏，电路并联一个LED灯显示继电器的通断状态计数器输出的状态同时使得NPN工作在放大区。当74ls161计数器电路，输出的BCD码为01100100时，控制NPNQ2、Q3、Q7工作

6、在放大区，实现继电器RL2、RL3、RL7导通，电路并联的电阻为5k、2.5k、25k根据计算公式算的放大倍数是64，与BCD码的转换一致。如图4所示，仿真图见压缩包SW03.DSN：图4继电器的控制电阻仿真电路方案1这个方案它是用了8个开关来实现，这样可以做出可编程放大器结果。但这不符合老师所给选的题目要求，所以不选此方案。方案2这个方案用4066模拟开关通过74ls161计数器BCD码，74ls161计数器产生BCD码可以实现00-99种不同的状态。这个方案完全达到题目的要求，它不可以对信号进行放大，由于4066内部电阻影响，当输入电压增大放大变大所造成的误差值很明显超出老师的要求

7、，这是这个电路的最大缺点。在实验开始一直选择的是这种电路，但是没有解决误差原因所以我没有选这种方案。方案3这个方案是用继电器开关，通过74ls161计数器BCD控制NPN电流放大进而控制电阻的通断，这个方案和第二个方案唯一的不同点是，继电器断开是不会有内部电阻的影响，它的最大好处就是可以使大小的信号都可以放大。所以我选择了这种方案。本课题还可以利用单片机来实现,用简单的逻辑数字电路和模电电路实现老师的要求，所以没有加单片机模块。因为单片机的功能