增益可自动变换放大器的设计与实现(8页).doc

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1、-增益可自动变换放大器的设计与实现-第 8 页增益可自动变换放大器的设计与实现一、 设计任务及指标: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、 设计原理以及内容:1、 时钟产生电路: 利用555电路组成多谐振荡器,管脚3输出所产生的时钟信号,其频率计算公式为: F=1/T=1.44/C1(R1+2R2)令C1=10uF,R1=R2,则带入公式可求:R

2、1=R2=48k ohm 在multisim里所组成的电路图如左:2、 序列产生电路:用74LS161构成四位加法计数器采用异步清零法,产生QD QC QB QA :0000-0001-0010-0011-0000 序列,使得增益循环变换。将QC通过非门接到CLR段,当QC为1时,计数器异步清零。3、 译码电路:将74LS161的四个状态进行译码,1Y0到1Y3输出端分别是对增益1到4倍的选择4、 选择保持电路:手动实现4个增益状态的选择:J3J2J1增益00010121031141自动控制将74LS161的使能端与J3、U6A的使能端连接,并通过非门连到U4A的使能端,当J3为高电平的时候,

3、74LS161与U4A工作,实现增益的自动变换;当J3接地的时候,U6A工作,实现增益的选择与保持。5、数码管显示电路: 1)由于74LS139工作时输出低电平,不工作时输出高电平,所以将两个74LS139的输出端分别与非,使工作时ABCD输出高电平。 2)连接到数码管:A B C Da b c d显示100000000010000011001000102000100113由上表可知:a=b=0c:CDAB0001111000X1X1010XXX11XXXX100XXX c= A(_)B(_) = A+B(_)d:CDAB0001111000X1X0011XXX11XXXX100XXX d=

4、A(_)C(_) = A+C(_)所以把a,b接地,用两个或非门实现c,d的连接。可得右图:三、 仿真模拟。 将此部分与增益调节部分(朱珈娴同学负责部分)综合可得总实验图如下:仿真结果:1) 自动增益调节结果:2) 手动增益为1时:3) 手动增益为2时:4) 手动增益为3时:5) 手动增益为4时:四、 硬件连接及测试结果:(1) 完成电板如下:(2)信号输出截图(黄线为输入,蓝线为输出):(a) 自动增益循环(J3=1):(b) 手动增益为1时(J3=0,J2J1=00,数码管显示为0):(c) 手动增益为2时(J3=0,J2J1=01,数码管显示为1):(d) 手动增益为3时(J3=0,J2

5、J1=10,数码管显示为2):(e) 手动增益为4时(J3=0,J2J1=11,数码管显示为3):五、 误差分析由于555电路产生的1HZ频率与实际函数信号发生器产生的频率有微小的差距不能完全相等,在自动增益过程中,使得由增益四倍变为一倍的时候,有小幅度失真。此外,输入的交流信号过大或过小都容易使得输出信号失真,经调试,输入信号幅度在80mVpp时,输出信号基本不失真。六各主要集成芯片介绍(1) NE555它是一种广泛应用于数字电路中的集成定时器,各管脚功能如下:(2)74LS161 它是一种四位二进制同步加法计数器,各管脚功能如下:(3)74LS139 它是2-4译码器,各管脚功能如下:(4

6、)74LS04 它是六非门,各管脚功能如下:(5)74LS48:(6)SM4205它是共阴极八段数码管,各管脚功能如下:(7)LM324 它是带有真差动输入的四运算放大器,各管脚功能如下:(8)CC4066 它是双向模拟开关,各管脚功能如下:六、 小结本次设计将模电与数电知识相结合,这是之前实验没有碰到过的,所以思路开始并不是很开阔。通过大量的查阅资料之后,发现之前自己很多想法的可行之处,所以才开始大胆地着手电路设计,当然设计及调试的过程并不是一帆风顺的,主要有以下几点:1. 设计电路前各部分功能电路设计并不困难,主要是如何将它们连接到一起,所以在用MULTISIM画电路图之前,利用网络资源查

7、找相应芯片的功能表,管脚图显得尤为重要。2. 在电路调试过程中,由于4066自身有一定的内阻,使得放大倍数存在一定的误差,不过相对于采用的电阻来说,内阻影响并不是很大,但是由于其电源电压选择不当及试验箱电源电压不准确,使得芯片一直不工作,花费了我几个晚上的时间才调试成功,最后通过使VEE端悬空,才使得芯片正常工作。3. 电路正常工作以后,波形失真非常严重,经过几天的调试,发现使输入电压稳定在80mVpp左右时,失真消失。4. 由于之前实验没有自己连接过数码管,在领取器件的时候只领取了单一的数码管,回去连电路的时候手足无措,查阅资料之后才知道需要一个驱动芯片才能实验数码管的显示,经过筛选之后,选

8、择了74LS48作为驱动芯片。通过这次课程设计我深深感受到实践的重要性,电路仿真很容易实现,但是真正连接好电路调试的时候就不是那么容易了,理论上没错的电路,由于器件电阻及工作电压问题,常常使电路不能正常工作,需要一步步利用万用表等工具细心检查,不放过每一个细节。当然这次实验调试我就花了3个晚上和2个下午,开始时,波形不能正常显示,看到密密麻麻的电路,开始静不下心来检查,最后还是坚持了下去,不过让我最郁闷的是,面包板有大半部分短路,给调试带来了很多不必要的麻烦。这次的课程设计的完成是我们组四位员共同努力地结果,我十分感谢各位组员的积极配合及各位老师的耐心指导。七、 参考文献 Digital Fundamentals,Ninth Edition Thomas L.Floyd著 电子工业出版社;,Susan A.Riedel 著 电子工业出版社; 电子技术基础(模拟部分),第五版 康华光 等著 高等教育出版社; 电子技术基础(数字部分),第五版 康华光 等著 高等教育出版社;

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