模电课设报告书

1、 武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书附件1：学 号： 012110931923课 程 设 计题 目自动增益直流放大器设计仿真与实现学 院信息工程学院专 业电子信息工程班 级电信1102班姓 名指导教师2013年1月日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 电信1102班 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 自动增益直流放大器设计仿真与实现 初始条件： 可选元件：集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器要求完成的主要任务: （1）设计任务根据要求，完成设计一个增益可自动变换的直流放大器电路的仿真设计、装配与

2、调试鼓励自制稳压电源。（2）设计要求 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； 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。时间安排：1、 前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。 2、 后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录1.绪论41.1自动增

3、益控制简介41.2设计目的51.3设计内容51.4设计要求52.系统总体设计52.1设计方案52.2电路流程图63.硬件设计63.1电压比较电路63.1.1电路参数63.1.2电路原理图73.2增益选择电路73.2.1电路参数73.2.2电路原理图83.3放大电路93.3.1电路参数93.3.2电路原理图93.4系统总体电路114. 仿真124.1仿真电路整体图125.所需元件146.实物测试157.总结168.参考书目171.绪论1.1自动增益控制简介 使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AGC环。AGC环是闭环电子电路，是一个负反馈系统，它可以分成增

4、益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC 检波器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。 uc 增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的。放大电路增益的控制方法有：改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放大系数。在放大器各级间插入电控衰减器。用电控可变电阻作放大器负载等。AGC电路

5、广泛用于各种接收机、 录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因 而也称自动电平控制； 用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控制器。AGC有两种控制方式：一种是利用增加AGC电压的方式来减小增益的方式叫正向AGC，一种是利用减小AGC电压的方式来减小增益的方式叫反向AGC .正向AGC 控制能力强，所需控制功率大被控放大级工作点变动范围大，放大器两端阻抗变化也大；反向AGC所需控制功率小，控制范围也小。AGCAutomatic Gain Control的缩写。所有摄像机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使

6、其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄像机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄像机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。 1.2设计目的 加深对模拟电路、数字逻辑电路、通信电子线路等相关课程理论知识的理解与工程实际运用，掌握电子系统设计的基本方法和一般规则，培养学生的创新思维能力和综合应用能力，要求学生完成一个电子系统设

7、计的全过程：选题-方案论证-电路设计-电路实现-安装调试-系统测试-总结报告。1.3设计内容1.查阅资料，确定设计任务的设计方案；2.设计电路，进行参数计算；3.用ptoteus软件进行仿真；4.电路的安装、调试与测试；5.写出设计总结报告。1.4设计要求 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 ；自制直流稳压电源。2.系统总体设计2.1设计方案 设计方案：将设计电路分为三块，即：电压比较电路，增益选择电路，放大电路。电压比较电路：通过电压比较器将输入电压（vi）与既设定的比较范围比较，确定其放大倍数。 增益选择电路：根据译码器和模拟

8、开关的逻辑功能对反馈电阻的选择进而得到不同的反馈电阻。放大电路：由一般运算放大器构成的负反馈放大电路。2.2电路流程图 图2-23.硬件设计3.1电压比较电路3.1.1电路参数 电压比较电路的工作原理：当反向输入端的电压值大于同向输入端的电压值时，电压比较器输出为VEE(-12V)，反之则为VCC(+12V)。在数字电路中，大于0V的电压都认为是高电平1，相反为0。这里选择的都是1K的电位器，用于选择比较器的阈值电压。选定的阈值电压分别为1V、2V、3V。电压比较器的存在使得信号从模拟量转变为数字量，进而加以运算。3.1.2电路原理图 电压比较电路 图3-1-23.2增益选择电路3.2.1电路

9、参数这里用来选择电路的是模拟开关CD4051。CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.515V的数字信号可控制峰值至15V的模拟信号。例如，若VDD+5V，VSS0，VEE-13.5V，则05V的数字信号可控制-13.54.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。3.2.2电路原理图 增益选择电路 图3-2-2本实验模拟开关的工

10、作情况：输入信号 A B C 导通的端口 放大效果01V 0 0 0 13（X0） 放大3倍12V 1 0 0 14（X1） 放大2倍23V 1 1 0 12（X3） 放大1倍>=3V 1 1 1 4（X7） 放大0.5倍 本实验模拟开关的工作表 表3-2-23.3放大电路3.3.1电路参数 本实验所用的放大电路为LM324加负反馈的放大电路，Vo=-Rf/R1*Vi。R4=5K欧，Rf用的是20K欧的电位器（为了不使其输出电压为负值，又加了一个放大倍数为-1的放大器）3.3.2电路原理图 放大电路图 图3-3-2 放大电路图 图3-3-23.4系统总体电路 系统总体电路 图3-4 4.

11、 仿真4.1仿真电路整体图仿真电路原理图 图4-1 输入0.5V仿真 图4-2 输入1.5V仿真 图4-3 输入2.5v仿真 图4-3 输入4v仿真 图4-4由上面四幅图可以看出，输出信号与输入信号之间的倍数关系与设计要求相符，所以仿真成功。自制直流稳压电源电路图如下： 自制直流稳压电源电路（图7）5.所需元件元件 数量+12V直流稳压电源 1电位器（1K） 3电位器（5K） 1电位器（20K） 2电位器（10K） 1LM324 4CD4051 15K电阻 3 所需元件表 表5-16.实物测试 下表为调节成功后所测量的数据： 输入信号 放大倍数 理论输出信号 实际输出信号 误差 0.56V 3

12、 1.68V 0.74V 3 2.22V 0.88V 3 2.64V 1.15V 2 2.30V 1.44V 2 2.88V 1.68V 2 3.36V 2.04V 1 2.04V 2.29V 1 2.29V 2.70V 1 2.70V 3.07V 0.5 1.535V 3.54V 0.5 1.77V 3.98V 0.5 1.99V 实物测试数据表（表3）7.总结方案设计中的不足以及设计中遇到的问题：1、仿真观察可知：直流时U3：A输出显示的输出电压为负值，即运算放大器和电阻组成的负反馈放大结构获得的增益为负值。可以在输出电压值的引线段加上一个增益为-1的运放，使得输出电压与输入电压相位相同，

13、使得增益为正值。2、直流放大中，在增益显示的仿真结果有微小的误差，然而在较大增益的显示结果中就没有误差。误差是普遍存在的，只是去修正电路使其误差降到最小，但是自己还是没有找到减小误差的结果。后来自己查阅资料知道：同向输入端直接接地与同向输入端串联一个电阻之后接地之间的确会存在误差，但是对整个电路的功能不会产生实质性的影响。心得体会：进过这次模电课程设计，觉得非常有意思，同学们之间互相帮助，互相合作，做出来属于自己的作品，真的很开心。大家分工合作，自己做好自己的那一部分的工作，然后与小组成员之间相互交流沟通，为大家而努力。这次课设有做实物的部分，增强了我们的动手能力，也发掘了我们对于实物制作的热爱。什么事情都要亲身经历一番才能体会其中真正的乐趣。我们有了很多的收获，同时也在与别人的合作中看到了自己的不足和他人的优点，只有通过相互取长补短大家才能有更大的进步更多