课程设计：增益自动切换放大电路设计

模拟电路单元及系统实验华南理工大学吕念玲主编

甘伟明刘凤军参编及课件制作机械工业出版社出版实验目的熟练掌握常用集成模拟器件的应用；学习模拟系统的设计方法；学习较复杂电路的调试方法。设计任务1设计题一：用给定的集成运算放大器、集成模拟开关等器件设计一个增益自动切换的电压放大电路，输入测试信号是直流电压，其最大值不超过2V。具体要求如下：

（1）当0V<Vi<0.5V时，放大电路的增益为10倍；（2）当0.5V≤Vi<1.0V时，放大电路的增益为5倍；（3）当1.0V≤Vi≤2.0V时，放大电路的增益为2.5倍；（4）采用＋12V电源供电；（5）用EDA工具对所设计的整机电路进行仿真。设计任务22．设计题二：当输入测试信号是频率f＝1000Hz，Vi≤2V的正弦交流信号时，完成上述设计和调试任务。设计框图

功能说明增益的控制：集成运算放大器与相关的电阻构成同相比例放大电路。调整接于运算放大器输出端与反相端之间的反馈电阻，即可控制电压增益。图4-3-15中用模拟开关来切换反馈电阻。模拟开关的控制：模拟开关的工作状态，由两个电压比较电路组成的控制信号形成电路来控制。根据输入信号的分界值设定电压比较器的基准电压，输入的待测信号与之相比较，决定它们的输出电平是高电平，还是低电平，并形成控制信号控制模拟开关接通相应的反馈电阻。功能说明精密整流电路：为便于将正弦交流信号与比较电路的直流基准电压进行比较，需将正弦波电压转换为直流电压输出。图示是精密整流电路，试分析其电路工作原理。要注意的是，正弦交流电压通常以电压有效值为据进行比较，所以本题比较电路的直流基准电压应按正弦交流电压的有效值进行标度。

设计样例样例说明（1）增益的自动控制：在上图中，运算放大器A1与相关的电阻构成同相比例放大电路。其电压增益Av=(1+RF/R1)，RF为接于运算放大器输出端与反相端之间的反馈电阻。改变RF(或R1)，即可控制电压增益。图中用模拟开关来切换反馈电阻。当开关S1闭合(S2，S3断开)时，电压增益Av=(1+R2/R1)。类似地，当S2或S3单独闭合时，电压增益Av=(1+R3/R1)或Av=(1+R4/R1)。（2）输入信号的幅度鉴别运算放大器A2，A3作为电压比较器。它们的一个输入端分别加基准电压VRFE1和VRFE2

（这两个基准电压由RW1，R5，R6组成的分压器获得）。输入信号vI同时加A2，A3的另一个输入端。A2，A3分别将vI与VRFE1、VRFE2进行比较，决定它们的输出A，B是高电平，还是低电平。由A，B电平的高低可判断出输入信号处于什么范围（即vI<VRFE1，VRFE1<vI<VRFE2还是vI>

VRFE2

）。这样，用A、B两个开关信号控制模拟开关的工作状态，切换反馈电阻即可实现增益的自动控制。样例说明（3）模拟开关的工作原理采用CMOS模拟开关4052可以实现电压增益的自动切换。实验指导书P117图C-9是4052（双路四选一模拟开关）的等效电路图。两路开关的工作状态由控制信号A1、A0来决定，其功能表如表C-6。当A1、A0都是低电平时，X接通X0，Y接通Y0；当A1为低电平，A0为高电平时，X接通X1，Y