增益可自动变换的放大器课程设计.doc

电子与信息学院模拟电子线路基础课程设计报告增益可自动变换的放大器专业信息工程班级学生姓名指导教师提交日期报告评分批改老师2目录第一部分设计任务1.1设计题目及要求41.2备选方案设计与比较41.2.1方案一41.2.2方案二41.2.3各方案分析比较5第二部分设计方案2.1总体设计方案说明62.2模块结构与方框图6第三部分电路设计与器件选择3.1时钟脉冲发生器73.1.1模块电路及参数计算73.1.2工作原理和功能说明73.1.3器件说明73.2延时电路83.2.1模块电路及参数计算83.2.2工作原理和功能说明93.3计数器93.3.1模块电路93.3.2工作原理和功能说明93.3.3器件说明93.4译码显示103.4.1模块电路103.4.2工作原理和功能说明113.4.3器件说明113.5运算放大123.5.1模块电路及参数计算123.5.2工作原理和功能说明133.5.3器件说明13第四部分整机电路4.1整机电路图144.2元件清单143第五部分安装调试与性能测量5.1电路安装155.2电路调试155.2.1调试步骤及测量数据155.2.2故障分析及处理155.3整机性能指标测量（附数据、波形等）15课程设计总结174第一部分设计任务1.1设计题目及要求设计制作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、可以随机对当前增益进行保持，保持时间为4S，保持完后返回巡回状态；3、电源采用+5V单电源供。4、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。1.2备选方案设计与比较1.2.1方案一方案一电路方框图如下：方案一电路方框图该方案所包含的电路由五部分组成：时钟脉冲、增益保持电路、计数电路、模拟开关和电阻网络、电压增益电路。1.时钟产生电路：由555构成的多谐振荡器来实现。2.增益保持电路：通过由555构成的单稳态电路控制计数器来实现。3.计数电路：由74LS161产生。4.模拟开关和电阻网络：由CD4052和四个电阻构成。5.电压增益电路：由三个电阻和一个运放构成，采用反相运算放大电路。1.2.2方案二将方案一中的模拟开关部分CD4052改为74LS138反相器+4066，其功能也是实现巡回选择反馈电阻；其余部分与方案一相同。5方案二电路方框图如下：方案二电路方框图1.2.3各方案分析比较由于方案二电路复杂程度比较大，比方案一多用了一块集成芯片，但是由于EWB软件中没有CD4052这一集成芯片，所以方案二可以先用EWB软件仿真再利用实验箱插线进行电路测试、仿真。根据个人实际情况，我选择了方案一作为这次的课程设计方案。6第二部分设计方案2.1总体设计方案说明2.1.1运算放大器的电压增益是由反馈电阻控制，所有要控制增益档数的切换，就要控制其接入的反馈电阻。2.1.2增益的自动切换是由计数器输出信号控制模拟开关的连接电阻来实现的。2.1.3增益的自动切换频率是由时钟脉冲信号来控制。而对某一增益的选择保持则是通过控制计算器的保持端来实现的。2.2模块结构与方框图模块结构与方框图时钟脉冲发生器计数器模拟开关电阻网络延时电路译码器数码管显示反相器运算放大电路7第三部分电路设计与器件选择3.1时钟脉冲发生器3.1.1模块电路及参数计算时钟脉冲发生器电路连接图如下图所示：时钟脉冲发生器电路连接图根据施密特触发器的周期计算公式可得:T=(R7+2R8)C2ln2当取C2=10F时,而T=1/f=1s所有R7+2R8=144K可取R7=47KR8=47K3.1.2