电子综合设计性实验

增益放大器

1、设计目的

1. 熟悉集成电路的引脚安排。

2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

3. 了解增益放大器的组成及工作原理。

4. 熟悉增益放大器的设计与制作。

2、设计要求及指标

1、技术要求：

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，同时用LED数码管显示放大器的增益。2、 设计要求

画出电路原理图（或仿真电路图）；

元器件及参数选择；

电路仿真与调试；

做成实物

3、 制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

4、编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图

纸，有心得体会。

3、设计原理及其框图

1、设计思路

按照要求，放大器的增益应在1~8之间，因此，可选择图1-1所示的同相比例放大器，其电压增益为

图1-1 同相输入比例放大器

如果取R1=10kΩ,则可以通过改变R2实现增益的改变，当R2=0时，A uf=1；R2=10 kΩ时，A uf=2；R2=20 kΩ时，A uf=3；依次类推，当R2=70 kΩ时，A uf=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。

为了直观地显示放大器的增益，采用译码/显示电路显示当前的放大倍数。

2、系统框图：

键盘输入

161

CC4051

CC4051

LF412放大输出

74LS283

7448

数码管显示

3、电路各功能模块分析

（1）放大电路

图1-2 数控增益放大器

根据设计思路分析，数据选择器选择单8通道数字控制模拟开关CC4051。它有三个二进制控制输入端A0、A1、A2 和INH 输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20V 的数字信号可控制峰－峰值至20V 的模拟信号。这些开关电路在整个VDD－VSS 和VDD－VEE 电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当 INH 输入端＝“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8 通道中的一通道，可连接该输入端至输出。由此

放大倍数

12345678U0（V ）0.440.88 1.32 1.76 2.21 2.65 3.09

3.53设计出图1-2所示的电路。

(2) 数控增益电路

由图1-2，图中用74LS161构成八进制计数器，计数器的Q 2、

Q 1、Q 0作为数据选择器CC4051的地址输入。每按动一下按键S，计数器加1，数控电阻网络的等效电阻发生变化，由此控制放大器的增益在1-8之间变化。

（3）译码显示电路

由于161计数器是从0计数到7，与实际放大倍数相差1。为了克服这一缺点，我们采用74LS283二进制加法器，通过加一运算，将计数器的值转化为电压放大倍数值，并通过74LS48译码器译码后用数码管显示。其实际电路如图1-3

。

图1-3 译码/显示电路

4、 实验数据及分析

根据要求连接线路：LF412：8脚接+12V，4脚接-12V，3脚接

U1(+0.44V),1脚U0接电压表,所有芯片VCC 接+5V ，GND 接地。

结论：在误差允许范围内，电路很好的实现了增益放大功能。

5、 实验问题和解决方法

1 数码管不能显示预期设置的数字，而显示乱码或其他数字。

检查74LS48引脚与数码管引脚是否对应；

用万用表检查电路是否发生短路或断路；

2 按键按下，数码管显示的数值跳变很快。

用万用表检查电路是否发生短路或断路；

按键操作速度要快；

3 增益放大输出的电压值与预期的不同，误差大。

芯片CC4051的第七引脚要悬空，不能接地；

用万用表检查电路是否发生短路或断路；

接地线与VCC线是否混淆；

6、元件清单

名称型号数量

芯片

LF4121 CC40511 74LS1611 74LS2831 74LS481

数码管共阴极1按钮自复位型1电阻

1001

10K9

七、 创新及改进的功能设计

【1】芯片74LS161是十六进制计数器，用来当八进制计数器时可以不置零也不置位。因为只要取计数器的Q2、Q1、Q0 的数据，至于Q3可以悬空。

【2】数码管只要第三引脚接100欧姆的电阻然后接地。

八、设计心得

1、尽管在实验前，查阅了相关芯片的很多资料，并且认真复习了模电和数电学过的知识，但开始设计时，还是会出现了许多未预料到的问题。例如：芯片在板上的分布；各芯片的引脚如何对应；电路线交叉要如何处理；等等。

2、通过这次增益放大器的设计，让我发现了以往学习中的不足——只注重理论知识，没有与实际结合。这次实验也让我掌握了许多以前没有掌握好的知识。

3、 通过这一次综合电子设计性实验，加深了我们对电子仿真和电子电路的理解,还提升了我们将理论和实践联系起来的能力,体会到了大家合作交流、互帮互助的精神

九、参考文献

《数字电子技术基础》(第五版)高等教育出版社阎石主编

附录一总电路图

附录二仿真图

附录三一些集成电路引脚功能图

LF412功能图及引脚图 CC4051引脚图

74LS48引脚图 74LS161引脚图 74LS283引脚图