增益可自动变换放大器

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课 程 设 计报 告
2、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 0～1V，1V～2V, 2V～3V, 3V 以上。 经过电压比较器后，不同范围的电压信号，对应唯一的地址码，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，Y1，Y3，Y7 输出。
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Vo=-(Ri/ Rf)*Vi
其中 Ri=10K
第二个 LM 实现的增益为-1 的反向电路，使整体的增益为正。
输入电压 0～1V 1～2V
译码器输出 端
Y0
信号放大 倍数 3 2
反馈电阻 阻值（） 30K 20K 10K 5K
Y1
2～3V
Y3
1 0.5
Y7
3V 以上
（三） 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。
实验实物连接图：
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设计二：增益可自动变换的交流放大器
一、 设计原理以及内容： 1、 时钟产生电路：
利用 555 电路组成多谐振荡器， 管脚 3 输出所产生的时钟信号， 其频率计 算公式为： F=1/T=1.44/C1（R1+2R2） 令 C1=10uF,R1=R2, 则 带 入 公 式 可 求： R1=R2=48k ohm 在 multisim 里所组成的电路图如左：
4、
选择保持电路：
手动实现 4 个增益状态的选择： 将 74LS161 的使能端与 J3、U6A 的使能 端连接，并通过非门连到 U4A 的使能 端，当 J3 为高电平的时候，74LS161 与 U4A 工作，实现增益的自动变换； 当 J3 接地的时候，U6A 工作，实现 增益的选择与保持。 1 J3 0 J2J1 00 01 10 11 自动控制 增益 1 2 3 4
由上表可知： a=b=0 c: CD AB 00 01 11 10 d: CD AB 00 01 11 10 00 X 1 X 0 01 1 X X X 11 X X X X 10 0 X X X 00 X 0 X 0 01 1 X X X 11 X X X X 10 1 X X X
abcd 0000 0001 0010 0011
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-5-
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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 XMM1 为输入电压信号。XMM2 为增益后电压信号。 ①
输入信号：0～1V,增益 3
输入信号 1V～2V，增益 2
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课 程 设 计报 告 ③
输入信号 2V～3V，增益 1
④
输入信号 3V 以上，增益 0.5
2、
序列产生电路： 用 74LS161 构成四位加法计
数器采用异步清零法，产生 QD QC QB QA : 0000-0001-0010-0011-0000 序列，使得增益循环变换。将 QC 通过非门接到 CLR 段，当 QC 为 1 时，计数器异步清零。
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课 程 设 计报 告 3、 译码电路： 将 74LS161 的四个状态 进行译码,1Y0 到 1Y3 输出 端分别是对增益 1 到 4 倍的 选择
三：实验原理及设计图
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（一）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 1V～2V， 2V～3V， 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，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。
1 时：
3） 手动增益为
2 时：
4）
手动增益为 3 时：
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课 程 设 计报 告 5） 手动增益为 4 时：
实验小结：
电路仿真很容易实现，但是真正连接好电路调试的时候就不是那么容易了，理论上 没错的电路，由于器件电阻及工作电压问题，常常使电路不能正常工作，需要一步步利 用万用表等工具细心检查，不放过每一个细节。其中面包板有部分短路，也给调试带来 了很多不必要的麻烦。连接与调试电路中更是有以下几点问题： 1.设计电路前要先设计各部分功能的电路， 所以在连整个电路前在 multisim 中先找 到设计过程中所需的芯片，利用网络资源查找相应的功能，了解每个引脚该如何连接， 其功能表等，再考虑如何将它们连到一个电路中。 2.由于之前实验没有自己连接过数码管，在领取器件的时候只领取了单一的数码 管，回去连电路的时候才发现数码管连不起来，通过询问老师之后才知道需要一个译码 器芯片才能实现数码管的显示，由此才了解了 74LS48 芯片的作用 3.在电路调试过程中，由于 4066 自身有一定的内阻，使得放大倍数存在一定的误 差，不过相对于采用的电阻来说，内阻影响并不是很大，但是由于其电源电压选择不当 及试验箱电源电压不准确，使得芯片一直不工作 4.电路正常工作以后，波形失真非常严重，经过几天的调试，发现使输入电压稳定 在 80mVpp 左右时，失真消失。
课 程 设 计报 告 设计报告内容（设计方案、设计过程、电路图及电路工作原理、调试过程 及结果） ：
设计一：增益可自动变换的直流放大器
一：实验器材：LM324， ，74138 译码器，若干电阻，LM339，CD4066
74LS00，74LS04，LED 数码管
二：元器件原理：
1、LM339
LM339 集成块内部装有四个独立的电压比较器 3、CD4066 4、74138 5、LM324： 4066 四双向模拟开关, 74138 是 3 线-8 线译码器，输出低电平有效。 四集成运算放大器
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5、数码管显示电路： 1）由于 74LS139 工作时输出低电 平，不工作时输出高电平，所以将两 个 74LS139 的输出端分别与非，使工 作时 ABCD 输出高电平。
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课 程 设 计报 告 2）连接到数码管： ABCD 1000 0100 0010 0001
显示 0 1 2 3
c AB A B
d AC A C
所以把 a,b 接地， 用两个或非门实现 c,d 的连接。 可得右图：
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课 程 设 计报 告 二、 仿真模拟。 总实验图如下：
仿真结果： 1） 自动增益调节结果：
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2） 手动增益为
课程设计题目： 增益可自动变换的放大器设计
内容和要求：
一、 设计一个增益可自动变换的直流放大器。 1．输入信号为 0～1V 时，放大 3 倍；为 1V～2V 时，放大 2 倍；为 2V～3V 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。
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（二）
1、74138 输出低电平有效，而 CD4066 双向模拟开关高电平有效，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
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Y0 Y1 Y3 Y 8 a 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
b 0 0 0 0
c 1 1 0 0
d LED 显示 1 0 1 0 3 2 1 0
a=b=0;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如下：