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《东南大学模电实验报告-实验二-增益自动切换电压放大器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：模拟电子电路实验第2次实验实验名称：增益自动切换电压放大电路的设计院（系）：自动化学院专业：自动化姓名：某某学号：08015实验室:101实验组别：同组人员：实验时间：17年4月12日评定成绩：审阅教师：实验二增益自动切换电压放大电路的设计一、实验内容及要求用运算放大器设计一个电压放大电路，其输入阻抗不小于100kΩ，输出阻抗不大于1kΩ，并能够根据输入信号幅值切换调整增益。电路应实现的功能与技术指标如下：1.基本要求1）放大器能够具有0.1、1、10三档不同增益，可以用连线改变增益，或者以拨码开
2、关切换增益，或者用模拟电子开关切换增益。2）输入一个幅度为0.1～10V的可调直流信号，要求放大器输出信号电压在0.5～5V范围内，设计电路根据输入信号的情况自动切换调整增益倍率。3）放大器输入阻抗不小于100kΩ，输出阻抗不大于1kΩ。2.提高要求输入一个交流信号，频率10kHz，幅值范围为0.1～10V（峰峰值Vpp），要求输出信号电压控制0.5～5V（峰峰值Vpp）的范围内。分析项目的功能与性能指标：功能：1)实现电压的比较，判断电压处于0.1~0.5、0.5~5、5~10V哪个范围之内。2)根据判断出的结果将输入信号进行相应的增益
3、放大，0.1~0.5V放大至1~5V,0.5~5V保持不变，5~10V缩小到0.5~1V。3)实现交流信号的整流滤波以判断峰值处于哪个范围。4)将交流信号根据峰值电压范围进行相应倍数的增益。性能指标：1)跳变点为0.5V,5V,误差不能过大。2)增益分别为10、1、0.1，误差不能过大。3)交流信号的频率为10KHz,需在电路通频带中。二、电路设计（预习要求）(1)电路设计思想：分模块设计1）基本要求：电路分为两个模块，比较电路以及增益电路，比较模块将输入的直流信号与0.5V、5V参考电压进行比较，类似于AD转换，获得数字信号。获得的比较
4、结果通过控制模拟开关的闭合来选择接入运放不同值的电阻Rf,以实现不同的增益。2）提高要求：由于有较小的输入信号幅度，会小于0.5V的导通电压，故需要精密整流滤波电路来获得与幅值相等的直流信号。整流后的直流电压就可以输入比较模块“AD”转换。比较后的不同结果控制模拟开关，将不同电阻接入增益电路。(2)电路结构框图：1）基本要求2）提高要求(3)电路原理图：基本要求：Input模块：1)结构：电压跟随器，用于提高输入阻抗。2)原理：深度负反馈阻值为0，输出电压与输入电压同幅同相，用于隔离。比较电路模块：1)采用LM311作为比较器，由于311
5、输出端7是集电极开路（OC），因此需要接一上拉电阻及恒压电源提供工作电压。上拉的电阻值根据数据手册，IOH≤10Ua，RC选择1KΩ比较合适，具体计算为：UO=VCC–IOH*RC，由于实际使用的模拟开关是CD4052并非ADG409，因此工作电压选择是哪个有些区别，选择VCC=15V,因此UO=VCC–IOH*RC≥15–10-5*103≈15V,从表达式中也可以看出RC不能选择过大，否则导致输出电压偏小，当然这对于15V来说还是可以忽略的。2)参考电压利用电阻分压通过15V电压10KΩ、90KΩ、200KΩ电阻串联得到5V以及0.5V
6、电压。模拟开关以及增益电路模块：由于Multisim中没有模拟开关4052，因此选用ADG409作为替代仿真，实际性能也是差不多的。通过比较电路产生的两路选通信号LT5和LT0.5接入模拟开关后，分别对应3,1,0条通路所接电阻分别为1k，10k，100k，作为运放的反馈电阻（实际搭电路时选择的是4052的3y端、1y端、0y端；另外本实验电路的选通信号是单电源输入，即0对应0V、1对应15V，因此实际电路中4052的VEE和VSS端都接地，VDD接+15V）。由于运放反向输入端的电阻为10k，这样就分别实现了增益-0.1，-1，-10。
7、再在后面接一个增益为-1的反向比例放大器，就实现了自动切换增益0.1,1,10的功能。提高要求：在基础要求的基础上，增加精密全波整流电路。精密全波整流电路：采用全波精密整流电路。由于输入的交流信号较小（<0.5V）,因此若简单的采用二极管—电容滤波电路会带来误差较大的问题。通过调节R18大小来得到不同的增益，并且在R18上并联一个电容来滤波。总电路：注：基本要求无需Full_Wave_Rectify模块(4)电路的仿真结果：1）基本要求十倍增益：输入0.2VDC,输出2VDC信号（红色A通道是输入，蓝色B通道是输出，下同）一倍增益：输入3
8、VDC,输出3VDC信号0.1倍增益：输入7VDC,输出0.7VDC信号传输特性曲线：输入从0~10V的变化电压，用Y/X看两通道之间的关系,下图中横轴为输入，纵轴为输出，斜率分别是10,1,
