可编程增益交流放大器设计

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1、设计团队：虎虎生威第五届电子设计大赛——可编程增益交流放大器设计团队：燕婷婷齐霁郭伟第13页设计团队：虎虎生威题目名称：可编程增益交流放大器华北电力大学电子系燕婷婷齐霁郭伟摘要:输入一个幅度20mV、频率10KHz的正弦波,使其增益可在2倍—4倍—8倍—16倍四档间切换;数控输入为2位二进制数，输入00、01、10、11时分别对应2倍、4倍、8倍和16倍;通过数码管显示当前的放大倍数，即显示2、4、8、16。发挥部分：根据输入信号的大小，增益可在2倍—4倍—8倍—16倍四档间自动切换，使输出幅度在最大输出幅度的70%左右。。关键词：增益数控显示

2、自动切换第13页设计团队：虎虎生威目录1题目思路错误！未定义书签。1.1数字控制增益放大电路分析31.2数码管显示系统41.3自动切换及输出系统...........................................42方案设计52.1数控增益放大电路设计52.2数码管显示电路设计52.3自动切换及输出系统电路设计...................................52.4抗干扰系统电路设计..............................................................

3、....................63误差分析104感想与总结11参考文献：11第13页设计团队：虎虎生威1题目思路1.1数字控制增益放大电路分析方案一：运算放大器的负反馈放大对于增益放大电路，一下就让人想起了运放的负反馈放大系统。此系统可以接入多个不同阻值的电阻，通过模拟开关的地址控制选择导通不同的路径，从而获得不同的增益放大倍数。这个系统不仅实现了增益的放大，数字控制也相应的得到了解决。试验中的误差在难免，根据运放的特性，我们为减小误差，所以尽可能的选择大的电阻，所以我们选择了千欧级别的电阻；对于运放型号的选择，由于题目的要求是放大2

4、0mv的信号，此信号的幅值较小，应该不会出现失真情况；接着就是考虑其通频带的因素，最终我们发现常用的运放lm324就完全符合我们的要求；模拟开关的型号，我们选择的是CD4051B，它是三输入的，所以需要最高控制输入端口接地，其余两个控制即可。方案二：倒T型D/A转换器4位倒T型的D/A转换器也是通过运放控制不同的增益放大倍数，与上一方案不同的是，此系统的电阻阻值变化较小，这在一定程度上减小了试验的误差。这个方案的原理也是通过模拟开关控制某一通路的接法，从而改变放大器的放大倍数。在这一方案中，放大器的型号仍然不变，但是模拟开关选择了CD4053B

5、，其工作原理是最高输入端口悬空，由其余两个来控制开关的接法，由于有四路电阻信号，所以需要两个CD4053；而74HC139控制数字信号的送入，进而控制模拟开关的接法，进而控制放大倍数。1.2数码管显示系统方案：数码管显示数字就是采用七段数码显示器实现，控制其显示的器件选用74HC4511，由于此器件是用四个输入端来控制七段数码显示管的，而我们的数字控制电路端只有两个数字输入，所以这就需要特殊的编码法使其控制数码管。第13页设计团队：虎虎生威由于要显示16，所以要选用两个数码管。第一个只需要显示0，1两个数字，所以直接用数字输入的“与”即可；第二

6、个编码则需要采用各个逻辑门的控制才可以实现此功能。：输入输出BAX3X2X1X0000010010100101000110110由上面的真值表可以得出X3、X2、X1、X0的逻辑表达式，所以通过逻辑门的组合就实现了特殊编码，也就解决了这一问题。1.3自动切换及输出系统这个问题我们研究了很久，一开始我们想用AGC环完成，但是这个根本不能控制那四个放大倍数，AGC环只适用于确定的输出信号幅值范围之内的信号输出，却不是从四组信号中选择一个幅值最为接近的，所以我们退回到原点，重新考虑该问题。这时，我们抓住了“自动转换”一词，又查了很多的资料，我们想到用

7、一个555定时器，让它输出一个时钟信号，让此时钟信号进入一个基本环形计数器，让其实现自动切换。由于电阻通路有且只有一个为通的，所以环形计数器的工作状态就只有0001，0010，0100，1000四个，这个就可以将移位寄存器74LVC161的Q3与DS1相连，即可满足此效果。但是这一系统后面的编码部分就存在一定的问题，基准电压的输入就没办法完成，又得借助与并行比较型AD转换器，而这一思路完全可以实现所有的功能，所以，我们选择了并行比较型AD转换器来实现此功能。并行比较型AD转换器，它由电阻分压器、电压比较器、寄存器及优先编码器组成。优先编码器的输

8、入信号I4的优先级最高，I1的优先级最低。分压器将基准电压分为1/2*70%V+、1/4*70%V+、1/8*70%V+、1/16*70%V+不同的电