增益可自動變換放大器

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告（ 2008 2009學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱：電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)班級：電子0703學(xué)號：姓名：指導(dǎo)教師：2009年 6月課程設(shè)計(jì)題目：增益可自動變換的放大器內(nèi)容和要求：一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）設(shè)計(jì)一個增益可自動變換的直流放大器。1、輸入信號為01V時，放大3倍；為1V2V時，放大2倍；為2V3V時，放大1倍；3V以上放大倍；2、通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前放大電路的放大倍數(shù)，用0、1、2、3分別表示、1、2、3倍即可。3、電源采用±5V電源供電。（二）設(shè)計(jì)一個增益可自動變換的交流放大器。1、放大器增益可在1倍 2倍3倍4倍四檔間巡回切換，切換頻率為1Hz；2、對指定的任意一種增益進(jìn)行選擇和

2、保持，保持后可返回巡回狀態(tài);3、通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前放大電路的放大倍數(shù)，用0、1、2、3分別表示1、2、3、4倍即可。4、電源采用±5V電源供電。二、實(shí)驗(yàn)要求1放大器的電壓增益由反饋電阻控制，因此只要改變反饋電阻就能切換不同的增益范圍。2增益的自動切換，可通過譯碼器輸出信號，控制模擬開關(guān)來實(shí)現(xiàn)不同反饋電阻的接入；3、對某一種增益的選擇、保持通常由芯片的地址輸入和使能端控制；在進(jìn)行巡回檢測時，其增益的切換頻率由時鐘脈沖決定。設(shè)計(jì)內(nèi)容（原理圖以及相關(guān)說明、調(diào)試過程、結(jié)果）設(shè)計(jì)一：增益可自動變換的直流放大器實(shí)驗(yàn)器材：LM324，74138譯碼器，若干電阻，LM339，CD4066 74LS0

3、0，74LS04，LED數(shù)碼管元器件原理： 1、LM339CD4532是優(yōu)先編碼器，根據(jù)功能表知，該譯碼器有八個輸入端，三個輸出端。其輸入與輸出均以高電平為有效電平。輸入的優(yōu)先級別的次序依次是I7, I6 . I03、CD40664066四雙向模擬開關(guān), 4、7413874138是3線-8線譯碼器，輸出低電平有效。 5、LM324：四集成運(yùn)算放大器實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)圖（一）1、用三個電壓比較器進(jìn)行電壓選擇。電壓比較器用電阻分壓來設(shè)定輸入信號為1V2V， 2V3V， 3V以上。第一個電壓比較器的參考電壓用2K，3K的電阻進(jìn)行分壓，若同相端輸入信號電壓大于3V，輸出高電位，反之，輸出低電位。同理，二三

4、的參考電壓同樣用電阻分壓，分別得到參考電壓2V，1V。2、通過調(diào)節(jié)滑動變阻器控制信號輸入，使得輸入信號范圍分別為01V，1V2V, 2V3V,3V以上。(二)經(jīng)過電壓比較器后，不同范圍的電壓信號，對應(yīng)唯一的地址碼，在通過74138譯碼器，將每一個唯一地址碼轉(zhuǎn)換成有用信號。根據(jù)74138的功能，000，001，011，111分別通過Y0，Y1，Y3，Y7輸出。（三）1、74138輸出低電平有效，而CD4066雙向模擬開關(guān)高電平有效，故經(jīng)過7400反向轉(zhuǎn)換器來利用74138控制模擬開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動控制開關(guān)，使增益的自動切換。2、放大器的電壓增益由反饋電阻控制，因此只要改變反饋電阻就能切換不同的增益，

5、用LM324運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)電壓增益，如圖，第一個運(yùn)放實(shí)現(xiàn)了反向放大。Vo=-(Ri/ Rf)*Vi 其中Ri=10KW第二個LM實(shí)現(xiàn)的增益為-1的反向電路，使整體的增益為正。（四）通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前放大電路的放大倍數(shù)，用0、1、2、3分別表示、1、2、3倍即可。a=b=0;d=;c=,則使用兩個或非邏輯門實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的計(jì)數(shù)。增益可自動變換的直流放大器總圖：檢驗(yàn)設(shè)計(jì)圖是否正確，利用萬用表觀察電壓增益顯示的現(xiàn)象：其中XMM1為輸入電壓信號。XMM2為增益后電壓信號。輸入信號：01V,增益 3輸入信號1V2V，增益 2 輸入信號2V3V，增益 1設(shè)計(jì)二：增益可自動變換的交流放大器實(shí)驗(yàn)元器件：555，7

6、4LS161，7420，開關(guān)，若干電容，電阻。 1、555555定時器是一種應(yīng)用廣泛的集成電路，它將模擬和數(shù)字電路集成在同一片硅片上，用于脈沖信號的產(chǎn)生、波形的變換和整形，定時、檢測、控制等領(lǐng)域。2、74LS16174161同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)增益循環(huán)。 實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)圖：（一） 利用555設(shè)置時鐘發(fā)生電路，根據(jù)取C2=10，R1=R2,根據(jù)計(jì)算R1=R2=47K。使得產(chǎn)生f=1HZ的頻率。（二）使得增益循環(huán)變換，使用74LS161構(gòu)成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。采用異步清零法。狀態(tài)圖：00000001001000110100（三）用74LS138將四個循環(huán)狀態(tài)進(jìn)行譯碼，使得四個循環(huán)狀態(tài)對應(yīng)唯一的地址

7、碼。（四）手動開關(guān)控制，用兩個雙刀雙擲開關(guān)和一個單刀開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)四個狀態(tài)的增益，我們可以設(shè)定：因此，當(dāng)開關(guān)J2閉合，我們選擇手動控制增益，當(dāng)開關(guān)J2斷開，停止手動實(shí)現(xiàn)自動。（五）1、對某一種增益的選擇、保持通常由芯片的地址輸入和使能端控制，手動的四種狀態(tài)通過一四輸入與非門和一反相器與74LS161和74LS138的使能相連，即只要手動處于工作狀態(tài)，則經(jīng)過反相器后輸出0，74LS161的EPT、ENT，74LS138的G1均置0.兩芯片不工作，在組合電路中保持原狀態(tài)不改變2、無論手動還是自動都要實(shí)現(xiàn)增益的變化，因此，手動與自動的同一狀態(tài)一一通過一與非門，使有效狀態(tài)為高電平可通過模擬開關(guān)CD

8、4066。（六）倍率的變化由反饋電阻來實(shí)現(xiàn)。利用反相放大器得增益Vo=-(Ri/ Rf)*Vi放大倍率R12=10K反饋電阻（1）增益110K-1220K-2330K-3440K-4由于增益為負(fù)，需要經(jīng)過一增益為-1的反饋網(wǎng)絡(luò)。則經(jīng)過第二個放大器。（七）可得到卡諾D=acC=ab總實(shí)驗(yàn)圖：仿真波形：自動換擋波形報(bào)告小結(jié)通過兩個星期的實(shí)驗(yàn)，我體會到了完成一份設(shè)計(jì)的成就感，但是更多的還是一種充實(shí)的感覺，我們這次所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，對我們的考驗(yàn)很大，在整個設(shè)計(jì)的過程中，我覺得理清自己的設(shè)計(jì)思路是非常重要的。剛剛接觸這個設(shè)計(jì)的時候，我可以說對設(shè)計(jì)一個增益可自動變換的直流放大器毫無概念，更不用說再去設(shè)計(jì)一個增益可自動變換的交流放大器，畢竟模電今年剛剛接觸，而數(shù)電的學(xué)習(xí)也快要忘的差不多了，所有的一切好像都得重頭再來！拿到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題時，我只能大概的理解著看這個實(shí)驗(yàn)，好多的東西像零星的記憶碎片，都不能拼湊在一起，我糾結(jié)很久后認(rèn)清一個事實(shí)，你的知識掌握的還不牢固，不能清晰就必須得盡自己的全力弄清晰，所以我從放大和增益入手，從最基本的開始。我我發(fā)現(xiàn)自己很多的數(shù)電的知識已經(jīng)忘記了，所以從開始就開始看數(shù)電，了解了74138是二進(jìn)制譯碼器，該譯碼器有3位二進(jìn)制輸入，它們共有8種狀態(tài)的組合，輸出為低電平有效由于