电子技术课程实验报告数控增益放大器讲解

一、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。

二、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。

三、设计方案

可选择同相输入比例放大器，其电压增益为

R2?1?A uf R1RRRA＝1时，=0如果取Ω＝10k，则可以通过改变；当实现增益的改变，当uf212RAR AR A＝8。；依次类推，当，＝3Ω=70k,Ω＝2 Ω＝l0k，＝；当20k ufufuf222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，R，通过改变数据选择器的地址编码，实现数控电阻的目的。代替图中的2

：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，如图+1开关的数值

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，实现放大倍数的显示比输入到，1右边的计数器总比左边的计数器输出超前

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。

与方案（2）一样采用一个开关控制脉冲，另一个开关在电路运行瞬间断开，稳定运行时闭合，中间使用一个反相器将输入信号同时导入两个芯片的置数端，左边的计数器进行0~7计数循环，右边计数器进行1~8计数循环，两者循环模长相等，不会发生错位。

当然，该方案也并不完美，还有可以改进的地方，例如置数开关可以简化

或省略，采用其他手段简化或减少一个计数器等等，由于个人能力有限以及时间较为紧张，仅做到了这种程度，但这已经可以很好地完成所需的功能。

五、仿真设计结果

1、仿真电路图

由仿真电路图，根据电路各部分的原理和功能，将整个电路分为四部分：（1）信号产生及观测部分

该部分包括一个信号发生器和一个双踪示波器。由信号发生器产生相应的一定频率、幅度和波形的信号输入到放大器同向输入端，示波器分别连接到同相输入端和输出端，同时观测并对比两端的波形。

（2）放大电路部分

该部分包括LF412运算放大器、ADG408(实际接线采用CC4051)八位R电阻1电阻、七个11电阻串联。一个模拟开关、一个?k?kk?1通过运放反向输入端接地，