增益可自动调节的电压放大器

电子技术基础课程

设计报告

学校名称：

所在院系：

课程名称：电子技术基础课程设计

班级：

实验时间：

目录

内容摘要…………………………………………P2

第一部分

设计方案的技术指标与思路的确定……………………P2-P3

第二部分

设计方案选择与比较………………………………P3-P4

第三部分

硬件电路

1、频率脉冲产生电路……………………………P4-P5

2、固定的放大倍数控制电路……………………P6

3、74LS90构成的计数器电路……………………P6-P8

4、放大倍数的调制及选择电路…………………P8-P10

5、74LS47译码及数码显示电路……………… P10

6、反馈电阻选择电路…………………………P10-P11

7、放大电路………………………………P11-P13

第四部分

实验总电路图……………………………………P14

元件清单………………………………………P15

第五部分

电路的搭建和调试………………………………P16-P17

第六部分

实验结果的记录与分析………………………………P18-P20

第七部分

心得体会……………………………………P20

参考文献………………………………………P20

内容摘要

本设计主要采用分立元件与集成元件搭建而成，基本部分以UA741为放大核心，辅以频率产生电路、延时/固定放大倍数控制电路、脉冲计数电路、显示电路、选择电路以及人机接口电路组成。

当固定放大倍数控制端为低电平时，555芯片产生1Hz的方波脉冲与自身相或后通过计数器74LS90对脉冲进行计数，再通过双四选一选择器CD4052（U6）对74LS90的计数结果进行选择后分别送入数码管译码器74LS47和放大反馈电阻选择电路，数码管译码器74LS47驱动数码管显示当前的放大倍数。

当固定放大倍数控制端为高电平时，计数器输出的信号失效，此时数码管译码器74LS47驱动数码管显示当前的放大倍数为放大倍数调制端输入的放大倍数。

放大第一部分为反馈电阻选择电路CD4052（U8）和第一个反相比例放大电路，反馈电阻选择电路CD4052（U8）通过送入的信号不同选择不同的反馈电阻实现对输入信号相应数码管示数的反相放大电压。第二部分再经过第二个反相比例放大器对上一级放大的电压再一次反相则得到相应数码管示数的同相放大电压。

第一部分设计方案的技术指标与思路的确定

一、设计题目及主要技术指标

1、设计题目

增益可自动变换的放大器设计

2、主要技术指标

1）放大器增益可在0.5倍、1倍、2倍、3倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz。

2）也能够对任意一种增益进行选择和保持，能长时间显示当前

放大倍数档位。

二、设计思路

1）放大器的电压增益由反馈电阻控制，因此只要改变反馈电阻就能切换不同的增益范围。

2）增益的自动切换，可通过译码器输出信号，四选一控制模拟开关来实现不同反馈电阻的接入。

3）对某一种增益的选择、保持通常由芯片的地址输入和使能端控制；在进行巡回检测时，其增益的切换频率由时钟脉冲决定。

第二部分设计方案选择与比较

实现途径的选择

方案一：通过51单片机编程来控制模块功能电路实现对本次设计所要求的功能，优点是电路简单、稳定性性强、可移植性好，操作简单，但是单片机对外电路的要求比较高，成本较高。

方案二：通过硬件分立与集成元件实现，虽然硬件电路比较繁琐，开发周期长，但硬件电路相对软件可靠性强，更加直观。

综合两个方案以及个人的情况，选择方案二。

计数模块的选择

方案一：选用74LS160，74LS160是一个具有异步清零、同步置数、可以保持状态不变的十进制上升沿计数器，完全符合设计需要。

方案二：选择74LS90,74LS90为二-五-十进制计数器，通过复位亦可实现本设计对计数的需要。

综合两个方案均符合设计要求，基于现实条件及实现的难度选择方案二。

反馈电阻选择模块的选择

方案一：选用CD4051，CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，

有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。

方案二：选用CD4052，是一个差分4通道数字控制模拟开关，有A、B两个二进制控制输入端和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。

综合考虑，本设计需要二位的双通道数据选择器，故选择方案二。显示模块的选择

方案一：选择74LS47，74LS47是低电平有效的BCD码显示芯片，因此需要共阳极的数码管和它进行匹配，可行。

方案二：选用常用的CD4511译码芯片，它是高电平有效，输出信号可以直接送入对应数码管管脚驱动数码管显示，实现比较简单。

综合两个方案，都可行，任选其一。

放大模块的选择

方案一：选择运放LM324，LM324是四运放集成电路，正负电源供电，无需外部偏置元件，但对高频信号的放大效果不好。

方案二：选用运放UA741，是高增益单运算放大器，也是正负电源供电，适应电压范围广，对高频信号的放大效果较好。

综合两个方案，选择方案二。

第三部分硬件电路

1、频率脉冲产生电路

本设计需要一个脉冲信号，产生1HZ的脉冲555定时器的引脚图如下

上图为用555定时器组成的多谐振荡器用于产生1Hz方波信号，其输出状态在0和1之间。

电路没有稳态，仅存两个暂稳态，电路亦不需外加触发信号，

利用电源通过R1，R2向C1充电，C1通过R2向放电端7放电，使电路产生振荡。电容C1在1/3VCC和2/3VCC之间充电和放电。

输出的时间参数是：T=TW1+TW2，TW1=0.7（R1+R2）C1，TW2=0.7R2C1 555电路要求R1与R2均应大于或等于1K欧，但是R1+R2应小于或等于3.3K欧。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。

T=0.7（R1+2R2）C1或f=1.43/(R1+2R2)C1