电子技术基础课程设计报告.doc_第1页
电子技术基础课程设计报告.doc_第2页
电子技术基础课程设计报告.doc_第3页
电子技术基础课程设计报告.doc_第4页
电子技术基础课程设计报告.doc_第5页
已阅读5页,还剩12页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

课 程 设 计 报 告信息科学与工程学院课程设计报告( 2007 2008 学年 第 二 学期)课程名称: 电子技术基础 _班 级: 学 号: 1 姓 名: 指导教师: 2008 年 6 月课程设计题目:增益可自动变换的放大器内容和要求:一、设计任务和要求 : (一) 设计一个增益可自动变换的直流放大器。1、输入信号为01V时,放大3倍;为1V2V时,放大2倍;为2V3V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、设计思路提示 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。三、课程设计步骤1、查阅资料,确定上述两个设计任务的设计方案;2、设计电路,进行参数计算;3、用MULTISIM软件进行仿真;4、写出设计总结报告。四、参考元器件 集成电路:NE555、LM324、74LS138、CC40106, CC4013、CD4052、CC4066、74LS161,CD4011,741等( 集成电路器件资料,自己查阅)。电阻若干;电容若干;LED若干;LED数码管;设计内容(原理图以及相关说明、调试过程、结果)增益可自动变换的直流放大器一、 设计方案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;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;通过输入电压与参考电压的比较,选择相应的防大电路增益。由此得出大致设计方案如下图: vi反相放大器电压比较模拟开关电阻网络译码 vo二、 电路设计左图所示为反相输入单门限电压比较器。其工作原理为:当同相电压输入大于反相电压输入时,放大器的输出为高电平;反之,则输出为低电平。1、 用并行比较型A/D转换器实现电压比较,同时将输入的模拟量转换为数字量输出。 R11.0k?R21.0k?R31.0k?R41.0k?VDD4VV11.2 V U6OPAMP_5T_VIRTUALU7OPAMP_5T_VIRTUALU8OPAMP_5T_VIRTUALVSS-5VVCC5VVDD650VSS32174VCC由课题设计要求可知,若将基准电压定为4V,则输入信号为0V1V时,输出信号为:000;输入信号为1V2V时,输出信号为:100;输入信号为2V3V时,输出信号为:110;输入信号为3V4V时,输出信号为:111。 将分压总电阻取R=4K,可以计算出电压比较电路串联网络中各个分压电阻的阻值,得出该电压比较电路的四个电阻均为1K。此时,即可将反相 输入端的电压取为1V、2V、3V,分别与通向输入端电压进行比较,得出所需结果。综上所述,可设计出如左图所示的电路图。2、利用74LS138译码器进行译码,以控制模拟开关。74LS138芯片是常用的3-8线译码器。引脚图和真值表如下:。三、电路仿真和测试增益可自动变换的交流放大器一、 设计方案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;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;在进行巡回检测时,其增益的切换频率由时钟脉冲决定;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 。由此得出大致设计方案如下图:反相时钟脉冲译码模拟开关 巡回 电阻网络4S 保持 置数放大器 vi vo(1) 时钟控制电路(2) 循环电路(3)二、 电路设计三、 电路仿真和测试心得体会参考文献CD4066芯片是常用的四双向模拟开关。引脚图和真值表如下:输入开关状态H接通L断开由于74138译码器是非门输出,故74138译码器相应的输出与其控制的4066开关输入端之间需用非门进行连接。综上所述,可设计出如下图所示的电路图。3、对输入电压进行相应倍数的放大。电压放大可以通过同相放大电路、反相放大电路等多种途径实现,此处考虑通过改变电阻大小来调整电压增益,故采用反相放大电路在计算上相对简单,且设计思路更明朗。左图所示为反相放大电路的基本电路图,其电压增益是AV=-R2/R1。负号表示输出电压与输入电压相位相反。若将R1设定为1K,欲得到3倍、2倍、1倍、0.5倍的增益,则将R2分别3K、2K、1K、0.5K,对这些电阻大小的控制选择可以由上述CD4066四双向模拟开关实现。为了使最后的输出电压与输入电压相位相同,增加一个电压增益为1的反相放大电路即可。利用上述的模拟开关控制这些电阻的使用,实现电压增益的自主选择。U143214、通过数码管显示当前放大电路的放大倍数。将AD转换电路的二进制输出转换成十进制,再 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。首先,将电压比较电路的比较结果(高低电平)进行二进制编码。该编码功能主要由集成芯片8位优先编码器CD4532完成。左图为8位优先编码器CD4532引脚图,依题要求,只需控制前4个输入端即可。当输入I0、I1、I2、I3分别是高电平时,对应输出为000、001、010、011,控制数码管显示0、1、2、3。增益可自动变换的直流放大器电路图:三、调试过程1、输入电压:0.8V,数码管显示:3,输出电压:2.4V;2、输入电压:1.5V,数码管显示:2,输出电压:3V;3、输入电压:2.2V,数码管显示:1,输出电压:2.2V;4、输入电压:3.6V,数码管显示:0,输出电压:1.836V。电路中的R9,即电压增益取0.5 所对应的电压使用的为0.51K,此时实际增益为0.51,所以调试时输入3.6V电压,输出电压为1.836V,而非1.8V。增益可自动变换的交流放大器 一、设计方案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;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;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。由此得出大致设计方案如下图: 反相时钟脉冲译码模拟开关 巡回 电阻网络4S 保持 置数放大器 vi vo二、电路设计1、1Hz的切换频率可以用555构成的多谐振荡器提供1Hz的时钟脉冲。 左图是由555定时器组成的多谐振荡器,其振荡频率为f=1.43/(R1+2R2)C1。要使f=1Hz,这里可取R1=R2=100K,C1=4.7uF, C2=10pF,其中,C2为保护电容。2、通过开关和74161和4532这两块芯片实现放大器增益的选择保持和巡回切换。74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,管脚图介绍:时钟CLK和四个数据输入端A、B、C、D,清零CLR, 置数LOAD,使能ENP、ENT,数据输出端QA、QB、QC、QD,以及进位输出RCO。 (RCO=QAQBQCQDENT) 。此处,采用反馈清零法,由于74LS161的清零端低电平有效,将输出高位端与清零端用非门连接,即当QC输出1时计数器的输出立刻复位为0000,实现0000 0011的循环。用开关控制4532 芯片的输入,将其输出送给 74LS161 的输入端,当161芯片处于有效置数的状态时,这些开关起到选择和保持74LS161输出的功能。计数器的置数端是否处于有效状态可以用开关直接进行控制。74LS161 计数器的时钟CLK是由上述 555构成的多谐振荡器提供1Hz的时钟脉冲。实现0000 0111的循环切换频率为1Hz。综上所述,可设计出如下图所示的电路图。 (剩余部分电路设计思路与直流放大电路类似。)3、利用74LS138译码器进行译码,以控制模拟开关,从而控制选择相应的电阻,实现电压增益的自主选择。电路图如下:4、对输入电压进行相应倍数的放大。此处依然采用两个反相放大电路连用,通过改变电阻大小来点整电压增益。题目要求次电压增益分别取得1倍、2倍、3倍、4倍,如将R1设定为1K,则,R2 可分别设置为1K、2K、3K、4K。利用上述的模拟开关控制这些电阻的使用,实现电压增益的自主选择。5、通过数码管显示当前放大电路的放大倍数。此电路中的数码管显示由74LS161的输出控制,QDQA分别输出为0000、0001、0010、0011时,数码管对应显示0、1、2、3,由于74LS161的QC输出反馈清零,故只能在03之间巡回,符合设计要求。增益可自动变换的交流放大器电路图三、调试过程1、增益巡回切换,数码管0、1、2、3循环显示,输入输出波形: 2、选择增益为1,数码管显示:0 ,输入输出波形:3、选择增益为2,数码管显示:1 ,输入输出波形:4、选择增益为3,数码管显示:2 ,输入输出波形:5、选择增益为4,数码管显示:3 ,输入输出波形:电路中的R5、R6,即电压增益取3倍、4倍所对应的电压使用的分别为3.01K、4.02K,此时实际增益分别是3.01、4.02,所以调试时,这两种情况的输出与输入电压比,即channel B 与channel A的比值并不是严格的3 和4。心得体会此次的课程设计的题目设计增益可自动变换的直流、交流放大器,是一个需要将数电和模电知识结合使用的设计任务。刚刚接触到这个设计题目时,我感觉无从下手,于是努力提醒自己静下心来,仔细读题,分析题意。明白了题目要求,我试着根据设计提示将设计任务细化并归类,初步形成设计思路,列出大概的方框图。然后按照方框图进行各个击破,分别设计电路实现相应功能,最后再将设计好的各部分结合成一个整体电路,最终实现提目要求的功能。在设计思路正确、清晰的前提下,这种化整为零,再化零为整的设计方法大大降低了设计难度。在根据功能设计电路的过程中我遇到了不少障碍。例如,实现相同的功能可以有多种不同的途径供选择,我学着根据电路原理简洁明了、电路简单、所用芯片性能较好等方面进行考察比较,舍孬取优。在设计过程中需要大量元器件,由于对一些元器件的功能了解不够,稍有偏差便会严重影响设计结果。我学会了正确利用网络资源,搜索相关资料,认真阅读其引脚图、真值表,充分掌握所需元器件的相关知识。由于设计过程的疏忽,将设计好的电路进行仿真时,发现个别器件仿真软件中找不到,所以要根据功能相近原则进行合理替代 ,例如,在设计电路时我选择双四路模拟开关CD4052,可是在仿真时未能找到该器件,故改为作用相似的四双向模拟开关CD4066,由于两者原理上稍有区别,所以不得不对前一部分电路进行相应的调整。在调试过程中,我发现有些结果与题目要求略有偏差,经检查了解,这是由于没有找到与计算出的置完全匹配的电容、电阻,在仿真时不得不采取就近原则所致。对交流放大器进行调试时,我的控制开关作

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论