增益可自动变换放大器的设计与实现.doc

. . . . 增益可自动变换放大器的设计与实现 设计任务及指标： 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。 设计原理以及内容： 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： 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。 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 选择保持电路： 手动实现4个增益状态的选择： J3 J2J1 增益 0 00 1 01 2 10 3 11 4 1 自动控制 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。 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。 2）连接到数码管： A B C D a b c d 显示 1000 0000 0 0100 0001 1 0010 0010 2 0001 0011 3 由上表可知： a=b=0 c: CD AB 00 01 11 10 00 X 1 X 1 01 0 X X X 11 X X X X 10 0 X X X c= = 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 d= = 所以把a,b接地， 用两个或非门实现c,d的连接。 可得右图： 仿真模拟。 将此部分与增益调节部分（朱珈娴同学负责部分）综合可得总实验图如下： 仿真结果： 自动增益调节结果： 手动增益为1时： 手动增益为2时： 手动增益为3时： 手动增益为4时： 硬件连接及测试结果： 完成电板如下： （2）信号输出截图（黄线为输入，蓝线为输出）： 自动增益循环（J3=1）: 手动增益为1时（J3=0，J2J1=00，数码管显示为0）： 手动增益为2时（J3=0，J2J1=01，数码管显示为1）： 手动增益为3时（J3=0，J2J1=10,数码管显示为2）： 手动增益为4时（J3=0，J2J1=11，数码管显示为3）： 误差分析 由于555电路产生的1HZ频率与实际函数信号发生器产生的频率有微小的差距不能完全相等，在自动增益过程中，使得由增益四倍变为一倍的时候，有小幅度失真。此外，输入的交流信号过大或过小都容易使得输出信号失真，经调试，输入信号幅度在80mVpp时，输出信号基本不失真。 六﹑各主要集成芯片介绍 NE555 它是一种广泛应用于数字电路中的集成定时器，各管脚功能如下： （2）74LS161 它是一种四位二进制同步加法计数器，各管脚功能如下： （3）74LS139 它是2-4译码器，各管脚功能如下： （4）74LS04 它是六非门，各管脚功能如下： （5）74LS48： (6)SM4205 它是共阴极八段数码管，各管脚功能如下： （7）LM324 它是带有真差动输入的四运算放大器，各管脚功能如下： （8）CC4066 它是双向模拟开关，各管脚功能如下： 小结 本次设计将模电与数电知识相结合，这是之前实验没有碰到过的，所以思路开始并不是很开阔。通过大量的查阅资料之后，发现之前自己很多想法的可行之处，所以才开始大胆地着手电路设计，当然设计及调试的过程并不是一帆风顺的，主要有以下几点： 设计电路前各部分功能电路设计并不困难，主要是如何将它们连接到一起，所以在用MULTISIM画电路图之前，利用网络资源查找相应芯片的功能表，管脚图显得尤为重要。 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