东大模电实验增益自动切换的放大电路设计解决方案.docxVIP

东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称：电子线路实践第二 次实验实验名称：增益自动切换电压放大电路的设计院 （系）：专业：姓名：学号：实 验 室:实验组别：同组人员：实验时间：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、实验内容及要求设计一个电压放大电路，能够根据输入信号幅值自动切换调整增益。设输入信号频率为0～20KHz，其幅值范围为 0.1～10V（峰峰值 Upp）。电路应实现的功能与技术指标如下：基本要求当输入为直流信号时，要求设计的电路达到以下要求：当Ui0.5V 时，电路的增益约为 10 倍。当 0.5Ui3V 时，电路的增益约为 1 倍。当 3Ui10V 时，电路的增益约为 0.1 倍。提高要求当输入为交流信号时，根据输入电压的峰值大小，电路增益仍满足基本要求。发挥部分 （1） 对输入电压值分档再细化；（2） 增益值的显示。分析项目的功能与性能指标：本设计中电路要实现根据输入信号的幅值自动切换调整增益的功能。基础部分中， 当Ui0.5V 时，电路的增益约为 10 倍；当 0.5Ui3V 时，电路的增益约为 1 倍；当 3Ui10V 时，电路的增益约为 0.1 倍。提高部分中，输入为交流信号，根据输入 电压的峰值大小，电路的增益仍满足基本要求。在本设计中，增益自动切换的临界值应 尽量接近要求的值 0.5 和 3，而且增益的倍数也应分别无限接近 10、1、0.1。二、电路设计(1) 电路设计思想（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基本要求：将直流信号加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行分档比较，对应某一输入电压值，只有相应的一个比较电路输出为高电平（或低电平），其余比较器 输出为低电平（或高电平）。根据比较器的输出状态，通过模拟开关的控制，选择相应 的增益。提高要求：可以先采用峰值取样或整流滤波电路对交流信号进行处理，再将处理后 得到的交流信号峰值按基本要求进行处理。电路结构框图（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基本要求：比较分档电路模拟开关增益放大电路提高要求：峰值取样电路比较分档电路模拟开关增益放大电路(3) 电路原理图（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基础要求：提高要求：(4) 系统工作原理（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基础要求：将直流信号加到基准电压分别为 3V 和 0.5V 的比较电路输入端进行分档比较，对应某一输入电压值，相应的比较电路输出为高电平或低电平，将比较器的输出状态通 过模拟开关的控制，选择不同的增益电路，从而实现增益的自动切换。 提高部分：采用峰值采样电路，先将交流信号输入峰值采样电路，再将输出的峰值加到 比较电路输入端进行分档比较，其他同上。(5) 参数计算和元器件选择说明（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基础要求：放大电路电阻：R8=10kΩ，R6=100kΩ，R5=10kΩ,R7=1kΩ.分压电阻：要满足分压分别为 3V 和 0.5V，则设置 Rw=90kΩ，R5=25kΩ，R6=5kΩ，可满足上述要求。提高要求：峰值采样电路：IN4018 二极管、10nF 电容 放大电路电阻及分压电阻同基础部分。(6) 列出系统需要的元器件清单（请设计表格列出）（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基础要求：元器件名称运算放大器模 拟 开 关电阻CD4052型号及数量4190 kΩ* 125 kΩ* 15 kΩ* 110kΩ* 41kΩ*3100kΩ*1提高部分：元器件名称运算放大器模 拟 开 关电阻电容二极管CD4052型号及数量4190 kΩ* 110nFIN401825 kΩ* 15 kΩ* 110kΩ*41kΩ*3100kΩ*1电路的仿真结果（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基础要求：1)输入 0.3V 直流信号:2)输入 1.5V 直流信号:3)输入 4V 直流信号:提高要求:（CH1 为输出信号、CH2 为输入信号）1)输入 10KHz、峰值 0.1V 交流信号：2)输入 10KHz、峰值 1.5V 交流信号：3)输入 10KHz、峰值 4V 交流信号：三、硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析(1) 硬件实物图（照片形式）：制定实验测量方案：按照电路原理图搭出电路，接入函数发生器，用以产生交流信号，输出接到示波器上，用以观察输出波形。根据要求进行调试。使用的主要仪器和仪表：数字示波器，函数信号发生器，直流稳压电源，数字万用表调试电路的方法和技巧：首先测试峰值取样电路，将峰值取样的结果输入到示波器中，观察其近似为直流 分量，且其约等于交流信号的峰值。再测试比较电路，输入不同的值，测其输出使结果 满足要求。最后对整个电路进行调试。(5) 测试的数据和波形并与设计结果比较分析：输入 10KHz、峰值 0.2V 的交流信