电子技术课程实验——数控增益放大器讲解.doc

设计目的 1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。 2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。 3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计。 4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。 5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 设计内容及要求 1、任务 设计并制作1个数控增益放大器。 2、基本要求 1）设计一个数字控制增益的放大器，要求在控制按键的作用下，放大器的增益依次在1~ 8之间转换。 2）用LED数码管显示放大器的增益。 3、主要元器件 包括：74LS283，74LS48，74LS160，74LS04，LF412，CC4051。 设计方案 可选择同相输入比例放大器，其电压增益为 如果取R1＝10kΩ，则可以通过改变R2实现增益的改变，当R2=0时，Auf＝1；当R2＝l0kΩ，Auf ＝2；当R2＝20kΩ， Auf＝3；依次类推，当R2=70kΩ, Auf＝8。为达到放大器增益数字控制的目的，可由数据选择器和电阻构成数控电阻网络，代替图中的R2，通过改变数据选择器的地址编码，实现数控电阻的目的。 设计原理图（包括电路各部分的功能）： 根据数控增益放大器功能要求，最终设计方案将电路分为以下几部分： （1）信号产生及观测部分：实现信号的输入与增益的观测 （2）放大电路部分：实现信号的增益放大功能 （3）放大倍数输入及控制部分：实现增益放大倍数的手动自由控制 （4）放大倍数显示部分：实现放大倍数的显示 在实际电路接线中，由于异步计数器芯片的缺乏，采用一个同步计数器来代替，实现放大倍数0~7的显示。 四、本人负责的部分 （1）设计电路实现增益放大倍数的输入、控制与显示。 （2）实际接线中设计、检查74161同步计数器与其他部分的接线；调试过程中部分问题的发现与排除。 设计过程及遇到的问题： 整个设计过程我先后使用了以下三套设计方案， （1）最初确定使用74LS283四位加法器实现放大倍数的显示比输入到模拟开关的数值+1，如图 使用加法器可以方便地实现显示放大倍数比输入地址+1的功能，接线简洁，所需芯片数量少，芯片功能简单易懂，可大大地减少工作量，但由于实验室没有74LS283加法器，我不得不更换其他方案。 （2）采用两片74161同步计数器代替加法器实现放大倍数的输入、控制与显示，如图， 左边的计数器输出信号引入到模拟开关的输入端，两片同步计数器采用同一个脉冲信号，在第一个计数循环，两片计数器均从0计数到8；之后左边的计数器反馈置数为0，右边的计数器反馈置数为1，从而第二个计数循环，右边的计数器总比左边的计数器输出超前1，实现放大倍数的显示比输入到模拟开关的数值+1。 该方案只需一个开关控制脉冲，操作较方便。然而，接下来的测试中，我发现其存在很大的漏洞。进入第三个计数循环之后，实际放大倍数为1时，显示却为2；实际放大倍数为2时，显示却为3……下面我来分析一下为何会发生此类问题。 使用该方案只有在第二个计数循环能实现+1功能，进入第三个循环之后则会发生错位。因为进入第二个循环左边计数器的循环为0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-1000，而右边计数器循环 0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-1000-0001；此时可以正常地完成显示+1功能。 下面进入第三个计数循环：左边计数器的计数循环为0000-0001-0010-0011-0100-0101-0110-0111-1000-0000，右边计数器为 0010-0011-0100-0101-0110-0111-1000-0001-0010-0011。左边计数器循环模长为9，右边计数器循环模长为8，同样，接下来每经过一次循环就会发生一次错位，因此在第二个循环之外的其他计数循环都会发生错位，而且每过八个计数循环才能出现一次所需要的正常的计数过程。 两个计数循环模长不等是造成错位问题的根本原因，也正是我在设计过程中所忽略的一点，这使得该部分的操作、观测变得极为繁琐，而无法完整地、稳定地实现显示+1功能。由于上述问题，我不得不放弃该方案，不过该方案也为我接下来的设计提供了基本思路，我只需针对这些错位问题做些改进。 （3）最终设计方案：采用两片74193异步计数器代替74161同步计数器实现放大倍数的输入、控制与显示，如图，异步计数器只需置数端达到有效电平无需脉冲到来就能完成置数，这个特点对于我的设计非常有用。 与