增益可自动变换的放大器的设计.doc

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1、信息科学与工程学院课程设计报告（2009—2010学年第一学期）课程名称：电子技术基础设计与实现班级：学号：姓名：指导教师：2010年1月课程设计题目：增益可自动变换的放大器的设计目的与任务：对所学的电子技术基础知识进行一次综合运用，为下一步继续学习专业知识奠定基础。学生通过本课程设计可以进一步理解模拟电子技术、数字电子技术、电路理论等方面的相关知识，并可综合运用这些知识解决一定的实际问题，使学生在所学知识的综合运用能力上以及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。内容和要求：（一）设计一个增益可自动变换的直流放大器。1、输入信号为0～1V时，放大3倍；为1V～2V时，放大2

2、倍；为2V～3V时，放大1倍；3V以上放大0.5倍；2、通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍即可。3、电源采用±5V电源供电。（二）设计一个增益可自动变换的交流放大器。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1Hz；2、对指定的任意一种增益进行选择和保持，保持后可返回巡回状态;3、通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用1、2、3、4分别表示1、2、3、4倍即可。4、电源采用±5V电源供电。三、课程设计步骤1、查阅资料，确定上述两个设计任务的设计方案；2、设计电路，进行参数计算；3、用MULTISIM软件进行仿

3、真；4、写出设计总结报告。四、参考元器件集成芯片：NE555、LM324、74LS138、CC40106,CC4013、CD4052、CC4066、74LS161，CD4011，741等。电阻若干；电容若干；LED数码管；vivi设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果）增益可自动变换的直流放大器一、设计方案放大器的电压增益由反馈电阻控制，因此只要改变反馈电阻就能切换不同的增益范围；增益的自动选择，可通过比较器输出信号，控制模拟开关来实现不同反馈电阻的接入,从而实现选择相应的放大电路增益。由此得出大致设计方案如下图：放大电路输入信号电压比较器负反馈选择信号模拟开关负反馈电

4、路编码器数码管反相器二、电路设计1、反相器vi左图所示为反相器，通过负反馈电路的输出与输入关系，可令R1=R2，，那么vo=-vi。负号就表示vo与vi反相。2、比较器电路Vo左图所示为反相输入单门限电压比较器。其工作原理为：当同相电压输入大于反相电压输入时，放大器的输出为高电平；反之，则输出为低电平。由课题设计要求可知：输入信号为0V～1V时，输出信号为:“1000”；输入信号为1V～2V时，输出信号为：“1100”；输入信号为2V～3V时，输出信号为：“1110”；输入信号大于3V时，输出信号为：“1111”。vi上图所示电路，将比较结果的模拟信号转换为数字信号，再由下一

5、级的模拟开关来选择相应的负反馈电路。模拟信号转换为数字信号后，四位信号只有一个是高电位，从而能准确地选择负反馈电路。上图电路使用的是单门限，所以要满足题目要求必须得用与的逻辑关系使之实现双门限的功能。门电路所反馈的信号可作为模拟开关接通电路的使能信号。3、模拟开关——四双向模拟开关CD4066　　CD4066的引脚功能如图1所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关

6、可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。4、负反馈电路viVo左图所示为负反馈电路,有负反馈电路特性可知：，其中负号表示输出与输入反相。根据负反馈电路的输出与输入关系可以构成不同放大倍数的电路，采用模拟开关来选择反馈电阻，从而实现不同的放大倍数。vi左图所示为负反馈电路,有模拟开关来选择接通的负反馈的电阻,从而实现不同的放大倍数,从上到下放大倍数依次为3、2、1、0.5。模拟开关的使能信号则由比较器比较后的信号输入，控制接入的电阻。5、编码器及数码管8位优先编码器CD4532将电压比较电路的比较结果（高低电平）

7、进行二进制编码。该编码功能主要由集成芯片8位优先编码器4532完成。编码的结果是放大倍数0、1、2、3分别对应到数码管的0、1、2、3显示出来，对应输出为000、001、010、011，对应的输入I0、I1、I2、I3分别是高电平。数码管1248左图所示是以8421BCD码为输入信号的数码管，从左向右依次从高位到低位。本次使用的是0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍。6、综合上述各部分电路功能，组合成完整电路图如下图：（图示为输入1.5V的直流电压时的放大情况）vo增益可自动变换的交流放大器一、设