可编程放大器设计（模拟电子技术课程设计）.doc

广东石油化工学院 课程名称： 模拟电子技术课程设计 题 目： 可编程放大器设计 学生姓名： 严 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信 学 号： 指导教师： 刘 日 期： 可编程放大器设计 一、设计任务与要求 设计并制作一个可编程放大器，其要求如下： 1、电压放大倍数由计算机的指令给定，即计算机通过数据线将BCD码N（8bit）送给数据锁存器（它是可编程放大器的一部分，其地址码由设计者选定）后，放大器的输出电压与输入电压符合下列函数关系： 直到计算机给它送来新的数据以前，在温度等因素不变的条件下，这个函数关系保持不变。 2、电压放大倍数的实际值与上述函数关系中的N之差的绝对不超过，其条件是： （1） 1≤N≤99； （2） vO的绝对值在1V至10V范围以内； （3） 温度在100C至 （4） vI是变化缓慢的直流信号； 3、输入电阻不小于100MΩ。 二、方案设计与论证 1、设计思路 在查阅资料，对可编程放大器选择放大电路，采用UA741放大器来实现。首先给放大器一个信号。然后再用8个不同阻值的电阻。让它们进行不同的并联，使其产生不同的变化，出现不同的阻值。74ls161计数器的工作是用一个开关来实现，用两个开关给它脉冲计数器并加一，每个计数器输出4位BCD码，两个计数器就可以产生8位BCD码。同时74ls161计数器通过74ls48驱动数码管显示，即显示电压的放大倍数。两个74ls161计数器初始设置为0000，以后每次摁一下后面就加1。直到74ls161计数器输出1010时，74ls161计数器的通过非门74ls04和四位与非门74ls13将计数器置0开始重新计数，然后依次循环。在74ls161计数器后面有8位npn放大电路控制继电器的通断，当有高电平时，继电器通路，同时控制后面的8路并联电阻来实现电压的放大。8路电阻值分别是100k、50k、25k、12.5k、10k、5k、2.5k、1.25k，这样就可以8位的BCD码通过选通电阻值的大小进而转换为两位的十进制数值（即放大倍数）公式为：，当计数器出现1000 0001时，它的放大倍数为81倍：。 2、可编程放大器整体电路原理方框图 如图1所示： 74ls161计数部分 74ls161计数部分 NPN电流放大 模拟开关 放大部分 输入脉冲 信号输入 信号输出 数码管 显示 LED显示 输出电压LED提示 运放限幅 控制 图1 整体电路原理框图 2、方案选择 方案1 在这电路图中主要是运用开关来控制16种不同的阻值。主要的控制方法用函数信号发生器接Ui，直接用开关进行手动的闭合控制，8个不同阻值的大小进行了并联。使其不同的开关闭合，出现不同的阻值。从而产生00-99种不同的现象 如图2所示，仿真图见压缩包SW01.DSN： 图2 SWITCH控制电阻的放大电路 方案2 方案2是Ui输入信号时，运用了74ls161计数器输出的BCD码控制模拟开关4066通断，使其产生00-99种不同的状态。当为高电平的时候导通，使其电路实现2路开关控制电压的放大倍数。 如图3所示，仿真图见压缩包SW02.DSN： 图3 4066模拟开关控制电阻的放大电路 方案3 方案3是Ui输入信号时，运用继电器开关来控制电阻电路的通断，74ls161计数器接收到上升沿电平出发的时候，74ls161计数器转换成两个4位BCD码来控制npn放大电路，使继电器有足够的电流工作，进而使8路电阻通断状态，实现电压的放大效果。在npn放大电路为了使得集电极反偏，电路并联一个LED灯显示继电器的通断状态计数器输出的状态同时使得NPN工作在放大区。 当74ls161计数器电路，输出的BCD码为0110 0100时，控制NPN Q2、Q3、Q7工作在放大区，实现继电器RL2、RL3、RL7导通，电路并联的电阻为5k、2.5k、25k根据计算公式算的放大倍数是64，与BCD码的转换一致。 如图4所示，仿真图见压缩包SW03.DSN： 图4 继电器的控制电阻仿真电路 方案1 这个方案它是用了8个开关来实现，这样可以做出可编程放大器结果。但这不符合老师所给选的题目要求，所以不选此方案。 方案2 这个方案用4066模拟开关通过74ls161计数器BCD码，74ls161计数器产生BCD码可以实现00-99种不同的状态。这个方案完全达到题目的要求，它不可以对信号进行放大，由于4066内部电阻影响，当输入电压增大放大变大所造成的误差值