增益可自动变换放大器

1、信息科学与工程学院课程设计报告2008 2009 学年 第 二 学期）课程名称：电子技术课程设计班 级：电子 0703学 号：姓 名：指导教师：2009 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、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、电源采用土 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

2、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、电源采用土 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 , 74

3、138译码器，若干电阻，LM339，CD406674LS00，74LS04, LED数码管兀器件原理:1 、LM339，口 fl 11 11 "I) LM339NTT 11 1 1 ' V V4i)dGND网岡両rrn而 m mLU HI UJ 4j LAJ L£J HI+VccLM339集成块内部装有四个独立的电压比较器2、CD4532X_3线优先编码器CD4532功能表使能 輪入输入输出EIb h h b U b b bSoGSEO0xxxxxxxx0 0 0001000000000 0 0011X X X X X X X 11 1 1101X X X X X

4、X 1 01 1 0101X X X X X 10 01 0 1101XXXX1 0001 0 0101x x xT oooo0 1 1101x x 1 o o o o o0 1 0101x 1 0 0 0 0 0 00 0 11011 0 0 0 0 0 0 00 0 010CD4532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17,16 .103、CD4066” f)G) IC4B 3A 3B4066四双向模拟开关，4、741383容线译码器741鬪的功能表闻而1同冋回回血1LU LU LlflU IZ

5、JWJr YO V i Y2 Y1 ¥4 Y5 Y6At A. ST；宵咋 ST ¥7 GND團 Sf14 74L5138 3-3 译码蔣74138是3线-8线译码器，输出低电平有 效。使能输入输入输出Es Ea+ ElAj Aj 扎YoY1Y2Y3Y5Y6Y7X1XXX111111110XXXX111111111 00 0 00 11111111 00 0 110 1 L 111 11 00 10110 111111 0Oil1110 11111 010 011110 1111 010丄111110 111u1 1 01111110 11 01 I 1111111105、

6、LM324 :四集成运算放大器实验原理及设计图VCCU1B''iLM333AMU2B1?'ILM33SAMI R2LM339AMU1C-W/扯:5% '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。用电阻分压来设定输入 信号为1V2V， 2V3V， 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

7、，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。输入电压 范围电压比较器 依次输出0-1V0001V2V0012V3V0113V以上1112、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 01V, 1V2V, 2V3V, 3V以上 74LS138N经过电压比较器后，不同范围的电压信号，对应唯一的地L 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， Lr Y1，Y3，Y7 输出。(三) -40661D护¥2斗1?'5S.R9Wh :20kn

8、；:R15-WV2倔R11AW:3附XF31、74138输出低电平有效，而CD4066双向模拟开关咼电平有效，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 J输入电压译码器输出端信号放大反馈电阻倍数阻值（0 ）01V330KY 012VYi220K23VY3110K3V以上Y70.55K第二个LM实现的增益为-1的反向电路，使整体的增益为正U3'U

9、4A'74LS04N ；74LS04N :S138N-U4DU1%S04N :（四）通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用 别表示0.5、1、2、3倍即可。0、1、2、3 分 U774q2N ； ；Y0 Y1 Y3 Y 8abcdLED 显示10 0 0001130 10 0001020 0 10000110 0 0 100000a=b=O;d= b d ；c= c d ,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:/CCLM339AM11iz -LM339ftM:：?Wb：: 5% U1C<14' 'USCiV3 -严-LM339AMj

10、 1VEE - 5%-3D百*Rid 二彩A - YOEl ¥1.C ¥2,1 1.VI.V+"G劲 ¥S-町出 W.V7：-74LS138N 74LSOW -74LS04N-mo-U9A -:冲Q剧.DCD.HEK： LB-.VM.3ki .DJL51- 7OJ?.,D352 .3N事:D3S3' -D4-54- -VS3- - .R6.VAr:3W/5%:RiiWyi%.4D56'.FS. 2卜 耐:叫： AA/v仲一:6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XMM为输入电压信号。XMM为增益后电压信号输入信号：0

11、1V,增益3输入信号1V2V，增益22dHlWWWBISet.| _a pF a | <ib |输入信号2V3V，增益1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输入比较器输出输出VthVTRRdR(G)S(C2)OUT三极管Tdd n0dd0导通<V R1<VR21101截止<V R1>VR2111不变不变>V R1>VR21010导通5G555功能表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

12、的变换和整形，定时、检测、控制等领域。2、74LS161图& 4674LS161 4俚二进制同歩计数器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:11.43利用555设置时钟发生电路，根据f =T亠（R 2R ）C>R|VCC-1 t jLLR2亍3f=10 iFVGC"""-5VU1-VC0RST-OUTD1S、rTHH- - -TEI "G0N-GMD -&取C2=10li，R仁R2根据计算R仁R2=47K使得产生f=1HZ的频率。C1TP-OrrFi-0LM5使得增益循环变换，使用74LS161构成四进制计数

13、器。采用异-QA-p e - “.QUD-QD临-roEWT，J - 1XLftAH,*CLR- B p '>CLKJd * aa a1血；5CH74LS161D状态图:步清零法。（三）9I-氐£tA74LS138Nr*1 Xfl"-71-*-曹仇的' ¥7 -U2辟 cu OLLd 用74LS138将四个循环状态进行译码，使得四个循环状态对应唯 的地址码。（四）1AIB-!?!-L y劭""34 U5A2.425 74LS139N -；Key = Spiiice ft J4开关J2开关J1 J4状态代表增益闭合00101

14、2103114要实现四个状态的增益，我们可以设定:手动开关控制，用两个双刀双掷开关和一个单刀开关来实现。因此，当开关J2闭合，我们选择手动控制增益, 当开关J2断开，停止手动实现自动。（五）1、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，手动的四种状态通 过一四输入与非门和一反相器与 74LS161和74LS138的使能相连，即只要手动处于工作 状态，则经过反相器后输出 0, 74LS161的EPT、ENT，74LS138的G1均置0两芯片不 工作，在组合电路中保持原状态不改变U8B.1.JjaAQkB-'BC'徑B B" r . » -nap

15、 ECOair -LOAD *MLR，> CLK-“,"r * 土74LS1G1B41W 02 AJ4FM ?直B -s- 1 r丄 0 G "ABC '打：.P4II3A 7j404N74LS138N:7HSQ0P2、无论手动还是自动都要实现增益的变化， 因此，手动与自动的同一状态一一通过一与非通过模拟放大倍率R12=10K反馈电阻（1）增益110K-1220K-2330K-3440K-4由于增益为负，需要经过一增益为-1的反馈网络。则经过第二个放大器（七）U1U7400从上向下依次输出abedABCD实际增益倍数LED 显示10 0 00000100 10

16、 00001210 0 100010320 0 0 1001143可得到卡诺脚cd»000212IM脚 c*02124441.C二abpOOPX2lvpO*302p201P2X402X心IIP412p+>puoTD=ac m口FlaAJj总实验图:1.1L-jL耐55只伽134 USAU6A74?ZN_25 - 74LS139N.却"uL M3 24 ADf FI|J214LHt 3f-TWR2 W :W1A- is-4 -D :.114护钢甌.:1OKL：II 111 AA ?B ¥1-< -叶軽-VtTS-1:脱 B =TtTT-Az： . R7

17、：.W-30k|,：conWlp 35：.71LS：'7JLS138N-I04NV4*16/1741 SOOD:R12：VW-xrc2AA V JU'卄LM砂BEVEI仿真波形:自动换挡波形VCC手动增益为1,显示0.双刀双掷开关状态00uvi i ael TT5V手动增益为2,显示1.双刀双掷开关状态015V.JI .c1>O *-* Key - SpaceI m F ¥ J I a xJ426rSpace：:wWW和* *f f 1mt * « IAJFL ««厂r«& Ji - 'I v 4 . *

18、nt手动增益为3,显示2.双刀双掷开关状态10l lu V V V Vn a/ /Jjw wQ41|. jr >r&h 总 nr bj厂：K-Space：:Key - Spaceii a ii T n m* J 26j5Vh a u i. a屿vcc:Key* space：0 26手动增益为4,显示3.双刀双掷开关状态11报告小结通过两个星期的实验，我体会到了完成一份设计的成就感，但是更多的还是一种充实的感觉， 我们这次所设计的实验，对我们的考验很大，在整个设计的过程中，我觉得理清自己的设计思 路是非常重要的。刚刚接触这个设计的时候，我可以说对设计一个增益可自动变换的直流放大器毫无概念，更不 用说再去设计一个增益可自动变换的交流放大器，毕竟模电今年刚刚接触，而数电的学习也快 要忘的差不多了，所有的一切好像都得重头再来！拿到实验设计的课题时，我只能大概的理解着看这个实验，好多的东西像零星的记忆碎片，都 不能拼凑在一起