增益可自动变换的放大器
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模拟课程设计
——自动增益变换直流放大器
夏良飞
18093238
一、设计任务和要求:
设计一个增益可自动变换的直流放大器
1.输入信号为0~1V时,放大3倍;为1~2V时,放大2倍;为2~3V 时放大一倍;3V以上放大0.5倍。
2.通过数码管显示当前放大电路的放大倍数,用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍即可。
3.电源采用±5V电源供电。
二、实验原理及设计图:
1.通过控制反馈网络电阻的大小,从而控制放大器的增益。
基本电路如下:
改变上图的R2或R4即可改变放大器的增益。
2、通过三个电压比较器来选择放大器的放大倍数。电压比较器的反相端加一个固定电压做参考电压,另一端加一个待比较的信号电压。当同相输入端电压高于反相输入端时,输出端为高电平。当同相输入端电压低于反相输入端时,输出端为低电平。用电阻分压来设定输入信号为0~1V,1~2V,2~3V及3V以上电压比较器反相输入端的参考电压。第一个电压比较器的参考电压为3V,第二个参考电压为2V,第三个参考电压为1V,所以选择电阻的阻值分别为20K、10K、10K、10K。
基本电路如下:
经过电压比较器后,不同范围的电压信号,对应唯一的地址码,在通过74LS138译码器,将每一个唯一的地址码换成有用信号。根据74LS138的功能,000,100,110,111分别选通Y0、Y4、Y6、Y7输出。
真值表如下:
C B A Y放大倍数输入电压范
围
0~1V000Y03
1~2V100Y42
2~3V110Y61
3V以上111Y70.5
3、(1)增益的自动切换,可通过译码器的输出信号Y0、Y
4、Y6、Y7,控制4066BD_5V模拟开关来实现不同反馈电阻的接入。74138输出低电平有效,而4066BD双向模拟开关高电平有效,故经过7400反相转化器来实现74138对迷你开关的自动控制,使增益自动切换。
电路实现如下:
(2)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,如图第一个运放实现了电压反相放大,第二个运放实现反相电路,使整体的增益为正。
参数的选择:
Av=-Vo/((Ri/Rf)*Vi),其中Ri=10k
反馈电阻Rf的选择如下表:
输入电压译码器输出信号放大反馈电阻0~1V0003倍30k
1~2V1002倍20K
2~3V1101倍10K
3V以上1110.5倍 5.1K
电路实现部分如下:
4、利用译码与LED 显示结合在一起的DCD-HEX 芯片实现显示功能,用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍。 真值表如下:
输入 输出 显示 C B A Y1
Y2
Y3 Y4
0 0 0 0 0 1 1 3 1 0 0 0 0 1 0 2 1 1 0 0 0 0 1 1 1
1
1
0
0
0
0
输出方程组如下:
Y1=0, Y2=0, Y3=A B •,
Y4=C B A ••C B A •••,
电路实现如下:
增益可自动变换的直流放大器总图如下:
三、电路的测试结果如下(左边为输入电压,右边为输出电):
输入0.5V时,
输入1.6V时,
输入2.4V时,
输入3.5V时,
四、所使用的元器件
集成电路:LM324、74LS138、4066BD、74LS00、74LS04、74LS11等电阻若干;
电容若干;
LED数码管;
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