数电实验报告

数字电子技术实验报告中频自动增益数字电路研究指导教师：佟毅

2013年12月9日

目录

一、实验目的 (1)

二、技术指标及设计要求 (1)

1．基本要求 (1)

2.发挥部分 (1)

3．实验研究 (1)

三、设计方案及论证 (2)

1.两位乘法器 (2)

2.可控累加器 (2)

3.可控乘除法 (2)

4.D/A0832实现乘除法电路 (3)

5.恒定电压输出 (3)

四、各题具体原理、设计、调试及遇到问题 (3)

1.用加法器实现2位乘法电路 (3)

2.可控累加（加/减，-9到9，步长为3）电路 (4)

3.可控乘/除法（2到8，步长为2n）电路 (7)

4.模拟信号输出的可控乘/除法电路 (10)

5.恒定电压输出 (11)

五、感想与总结 (14)

六、参考文献 (14)

中频自动增益数字电路研究

李永康张翔翔刘京昭

（北京交通大学电信学院北京 100044）

摘要：自动增益数字控制电路是一种在输入信号变化很大的情况下，输出信号保持恒定或在较小的范围内波动的电路。在通信设备中，特别是在通信接收设备中起着重要的作用。它能够保证接收机在接收弱信号时增益高，在接收强信号时增益低，使输出保持适当的低电平，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号过大而使接收机发生堵塞或饱和。

关键词：自动增益；通信

一、实验目的

掌握中频自动增益数字电路设计可以提高学生系统地构思问题和解决问题的能力。通过自动增益数字电路实验可以系统地归纳用加法器、A/D和D/A转换电路设计加法、减法、乘法、除法和数字控制模块电路技术，培养学生通过现象分析电路结构特点，进而改善电路的能力。

二、技术指标及设计要求

1．基本要求

（1）用加法器实现2位乘法电路。

（2）用4位加法器实现可控累加（加/减，-9到9，步长为3）电路。

（3）用4位移位寄存器实现可控乘/除法（2到8，步长为2n）电路。

2.发挥部分

（1）用D/AC0832实现8k～10k模拟信号和8位数字信号输入，模拟信号输出的可控乘/除法电路。

（2）设计一个电路，输入信号50mV到5V峰峰值，1KHZ～10KHZ的正弦波信号，输出信号为3到4V的同频率，不失真的正弦波信号。精度为12位，负载500Ω。

（3）发挥部分（2）中，若输出成为直流，电路如何更改。

3．实验研究

（1）加法器实现2位乘法电路原理？

（2）4位可控累加电路控制模块关键是什么？

（3）4位可控乘/除法电路控制模块关键是什么？

（4）D/AC0832工作方式有哪些？

（5）引入竞争与冒险现象，探究其产生原因。。

（6）测量输出信号失真方法有哪些？

（7）估算或测量发挥部分（2）输入到输出的时间？

（9）A/D和D/A转换电路的参考电压和输出最大电压有什么关系？

（10）当输出成为一条直线时，能否达到自动增益控制的目的？

（11）输出负载改为8Ω，应如何修改电路？

三、设计方案及论证

1.两位乘法器

用加法器实现2位乘法电路，电路采用74ls08与门和74283加法器。

2.可控累加器

本题主要用74175产生相应的序列码，有序列码画出状态转换表和状态转换图，精简后得到如下方程1D=1Q⊕2Q,2D=2Q,F4=1Q2Q,F3=2Q,F2=12

Q Q ,F1=2Q，这样 F4、F3、F2、F1构成了步长为3、6、9、6、3的二进制表示，步长的产生有复位开关产生上升沿触发控制，再由状态方程选择相应的逻辑门芯片进行电路仿真。对于减法，可通过开关控制用异或门对F4F3F2F1按位取反，再加入加法器进位输入加一即可实现减法。

3.可控乘除法

用4位加法器实现可控累加（加/减，-9到9，步长为3）电路。核心芯片为双向移位寄存器74ls194双向移位寄存器,左移为乘右移为除。从数电书本上我们知道可以用74ls161

芯片，来完成0001到0010到0011的循环。

第二部分是一键实现乘除功能和一键实现清除功能。我们首先来分析一下乘除法的原理，乘法为00000001- 00000010- 00000100-00001000-00010110 - 00110010 -01100100，即

1-2-4-8-16-32-64，除法为其逆过程。通过状态转化图和移位寄存器74194，我们可以写出高四位和低四位的各个输入各自对应着一个74194，其中的逻辑关系用中间的或门阵列实现。

4.D/A0832实现乘除法电路

选用芯片DAC0832，其内部是采用R-2R网络，将输出端Iout1接运放负输入端，输出端Iout2接运放正输入端，正输入端接地，运放输出接到DA芯片RFB输入端，UREF接信号

输入，RFB和Iout1之间跨接反馈电阻Rf，根据理想运放传输特性可知uo=

7

i

i

8

i0

u

2 2

REF D

=

-∑

=

7

i

i

i

8

i=0

-u

2

2

D⨯

∑

，加大反馈电阻，在反馈端加一电阻R=(821

-)Rf,总反馈电阻为82Rf，

则乘法的系数K为1，理想条件下可使得输出为

7

i

i i

i=0

-u2

D⨯

∑，恰好是输入数字信号的倍数，

DAC0832芯片的反馈电阻在10kΩ到15kΩ之间，所加反馈电阻在2500kΩ到3800kΩ之间。

5.恒定电压输出

这一题的关键在于得到输入模拟信号幅值的数字量，我们采用对输出允许信号分频得到控制一个触发器触发锁存一个数字量，另一个直接用输出允许控制信号触发锁存器锁存，一路输出超前另一路，档超前一路刚好小于另一路数字信号说明刚走过幅值，将之前一路数字量作为DA芯片数字信号输入，之后控制锁存器不在锁存新数字量，出于保持功能。输入信号峰-峰值在50mV到5v之间，转化为数字信号，ADC0809的基准电压为5.25V左右，分辨力为8位，由公式可以推得需要额外添加的负载电阻。

四、各题具体原理、设计、调试及遇到问题

1.用加法器实现2位乘法电路

研究内容：