模拟电子技术课程设计-增益可自动变换的放大器.docVIP

课程设计题目：增益可自动变换的放大器 内容和要求： 一、实验内容 （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0、1、2、3分别表示1、2、3、4倍即可。 4、电源采用±5V电源供电。 二、实验要求 1．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。 2．增益的自动切换，可通过译码器输出信号，控制模拟开关来实现不同反馈电阻的接入； 3、对某一种增益的选择、保持通常由芯片的地址输入和使能端控制；在进行巡回检测时，其增益的切换频率由时钟脉冲决定。 设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果） 设计一：增益可自动变换的直流放大器 实验器材：LM324，，74138译码器，若干电阻，LM339，CD4066 74LS00，74LS04，LED数码管 元器件原理： 1、LM339 LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器 CD4532是优先编码器，根据功能表知，该译码器有八个输入端，三个输出端。 其输入与输出均以高电平为有效电平。输入的优先级别的次序依次是I7, I6 …. I0 3、CD4066 4066四双向模拟开关, 4、74138 74138是3线-8线译码器，输出低电平有效。 5、LM324：四集成运算放大器 实验原理及设计图 （一） 1、用三个电压比较器进行电压选择。电压比较器负相端加一个固定电压做参考电压，另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位1V～2V， 2V～3V， 3V以上。第一个电压比较器的参考电压用2K，3K的电阻进行分压，若同相端输入信号电压大于3V，输出高电位，反之，输出低电位。同理，二三的参考电压同样用电阻分压，分别得到参考电压2V，1V。 2、通过调节滑动变阻器控制信号输入，使 得输入信号范围分别为0～1V，1V～2V, 2V～3V, 3V以上。 (二) 经过电压比较器后，不同范围的电压信号，对应唯一的地址码，在通过74138译码器，将每一个唯一地址码转换成有用信号。根据74138的功能，000，001，011，111分别通过Y0，Y1，Y3，Y7输出。 （三） 1、74138输出低电平有效，而CD4066双向模拟开关高电平有效，故经过7400反向转换器来利用74138控制模拟开关，实现自动控制开关，使增益的自动切换。 2、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，用LM324运算放大器实现电压增益，如图，第一个运放实现了反向放大。 Vo=-(Ri/ Rf)*Vi 其中Ri=10K( 第二个LM实现的增益为-1的反向电路，使整体的增益为正。 （四） 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。 a=b=0;d=;c=, 则使用两个或非逻辑门实现数码管的计数。 增益可自动变换的直流放大器总图： 检验设计图是否正确，利用万用表观察电压增益显示的现象： 其中XMM1为输入电压信号。XMM2为增益后电压信号。 ① 输入信号：0～1V,增益 3 ② 输入信号1V～2V，增益 2 ③ 输入信号2V～3V，增益 1 ④ 输入信号3V以上，增益0.5 设计二：增益可自动变换的交流放大器 实验元器件：555，74LS161，7420，开关，若干电容，电阻。 1、555 555定时器是一种应用广泛的集成电路，它将模拟和数字电路集成在同一片硅片上，用于脉冲信号的产生、波形的变换和整形，定时、检测、控制等领域。 2、74LS161 74161同步四位二进制计数器，实现增益循环。 实验原理及设计图： （一） 利用555设置时钟发生电路，根据 取C2=10 ，R1=R2,根据计算R1=R2=47K。 使得产生f=1HZ的频率。 （二） 使得增益循环变换，使用74LS161构成四进制计数器。采用异步清零法。 状态图： （三） 用74LS138将四个循环状态进行译码，使得四个循环状