增益可自動變換放大器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).doc

增益可自動變換放大器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)一、 設(shè)計任務(wù)及指標(biāo)：設(shè)計一個增益可自動變換的交流放大器。1、放大器增益可在1倍 2倍 3倍 4倍四檔間巡回切換，切換頻率為1Hz；2、對指定的任意一種增益進(jìn)行選擇和保持，保持后可返回巡回狀態(tài);3、通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前放大電路的放大倍數(shù)，用0、1、2、3分別表示1、2、3、4倍即可。4、電源采用5V電源供電。二、 設(shè)計原理以及內(nèi)容：1、 時鐘產(chǎn)生電路： 利用555電路組成多諧振蕩器，管腳3輸出所產(chǎn)生的時鐘信號，其頻率計算公式為： F=1/T=1.44/C1（R1+2R2）令C1=10uF,R1=R2,則帶入公式可求：R1=R2=48k ohm 在multisim里所組成的電路圖如左：2、 序列產(chǎn)生電路：用74LS161構(gòu)成四位加法計數(shù)器采用異步清零法，產(chǎn)生QD QC QB QA :0000-0001-0010-0011-0000 序列，使得增益循環(huán)變換。將QC通過非門接到CLR段，當(dāng)QC為1時，計數(shù)器異步清零。 3、 譯碼電路：將74LS161的四個狀態(tài)進(jìn)行譯碼,1Y0到1Y3輸出端分別是對增益1到4倍的選擇4、 選擇保持電路：手動實(shí)現(xiàn)4個增益狀態(tài)的選擇：J3J2J1增益00010121031141自動控制將74LS161的使能端與J3、U6A的使能端連接，并通過非門連到U4A的使能端，當(dāng)J3為高電平的時候，74LS161與U4A工作，實(shí)現(xiàn)增益的自動變換；當(dāng)J3接地的時候，U6A工作，實(shí)現(xiàn)增益的選擇與保持。5、數(shù)碼管顯示電路： 1）由于74LS139工作時輸出低電平，不工作時輸出高電平，所以將兩個74LS139的輸出端分別與非，使工作時ABCD輸出高電平。 2）連接到數(shù)碼管：A B C Da b c d顯示100000000010000011001000102000100113由上表可知：a=b=0c:CDAB0001111000X1X1010XXX11XXXX100XXX c= = d:CDAB0001111000X1X0011XXX11XXXX100XXX d= = 所以把a(bǔ),b接地，用兩個或非門實(shí)現(xiàn)c,d的連接。可得右圖：三、 仿真模擬。 將此部分與增益調(diào)節(jié)部分（朱珈嫻同學(xué)負(fù)責(zé)部分）綜合可得總實(shí)驗圖如下：仿真結(jié)果：1） 自動增益調(diào)節(jié)結(jié)果：2） 手動增益為1時：3） 手動增益為2時：4） 手動增益為3時：5） 手動增益為4時：四、 硬件連接及測試結(jié)果：（1） 完成電板如下：（2）信號輸出截圖（黃線為輸入，藍(lán)線為輸出）：（a） 自動增益循環(huán)（J3=1）:（b） 手動增益為1時（J3=0，J2J1=00，數(shù)碼管顯示為0）：（c） 手動增益為2時（J3=0，J2J1=01，數(shù)碼管顯示為1）：（d） 手動增益為3時（J3=0，J2J1=10,數(shù)碼管顯示為2）：（e） 手動增益為4時（J3=0，J2J1=11，數(shù)碼管顯示為3）：五、 誤差分析由于555電路產(chǎn)生的1HZ頻率與實(shí)際函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生的頻率有微小的差距不能完全相等，在自動增益過程中，使得由增益四倍變?yōu)橐槐兜臅r候，有小幅度失真。此外，輸入的交流信號過大或過小都容易使得輸出信號失真，經(jīng)調(diào)試，輸入信號幅度在80mVpp時，輸出信號基本不失真。六各主要集成芯片介紹(1) NE555它是一種廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路中的集成定時器，各管腳功能如下：（2）74LS161 它是一種四位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器，各管腳功能如下：（3）74LS139 它是2-4譯碼器，各管腳功能如下：（4）74LS04 它是六非門，各管腳功能如下：（5）74LS48：(6)SM4205它是共陰極八段數(shù)碼管，各管腳功能如下：（7）LM324 它是帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器，各管腳功能如下：（8）CC4066 它是雙向模擬開關(guān)，各管腳功能如下：六、 小結(jié)本次設(shè)計將模電與數(shù)電知識相結(jié)合，這是之前實(shí)驗沒有碰到過的，所以思路開始并不是很開闊。通過大量的查閱資料之后，發(fā)現(xiàn)之前自己很多想法的可行之處，所以才開始大膽地著手電路設(shè)計，當(dāng)然設(shè)計及調(diào)試的過程并不是一帆風(fēng)順的，主要有以下幾點(diǎn)：1. 設(shè)計電路前各部分功能電路設(shè)計并不困難，主要是如何將它們連接到一起，所以在用MULTISIM畫電路圖之前，利用網(wǎng)絡(luò)資源查找相應(yīng)芯片的功能表，管腳圖顯得尤為重要。2. 在電路調(diào)試過程中，由于4066自身有一定的內(nèi)阻，使得放大倍數(shù)存在一定的誤差，不過相對于采用的電阻來說，內(nèi)阻影響并不是很大，但是由于其電源電壓選擇不當(dāng)及試驗箱電源電壓不準(zhǔn)確，使得芯片一直不工作，花費(fèi)了我?guī)讉€晚上的時間才調(diào)試成功，最后通過使VEE端懸空，才使得芯片正常工作。3. 電路正常工作以后，波形失真非常嚴(yán)重，經(jīng)過幾天的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)使輸入電壓穩(wěn)定在80mVpp左右時，失真消失。4. 由于之前實(shí)驗沒有自己連接過數(shù)碼管，在領(lǐng)取器件的時候只領(lǐng)取了單一的數(shù)碼管，回去連電路的時候手足無措，查閱資料之后才知道需要一個驅(qū)動芯片才能實(shí)驗數(shù)碼管的顯示，經(jīng)過篩選之后，選擇了74LS48作為驅(qū)動芯片。通過這次課程設(shè)計我深深感受到實(shí)踐的重要性，電路仿真很容易實(shí)現(xiàn)，但是真正連接好電路調(diào)試的時候就不是那么容易了，理論上沒錯的電路，由于器件電阻及工作電壓問題，常常使電路不能正常工作，需要一步步利用萬用表等工具細(xì)心檢查，不放過每一個細(xì)節(jié)。當(dāng)然這次實(shí)驗調(diào)試我就花了3個晚上和2個下午，開始時，波形不能正常顯示，看到密密麻麻的電路，開始靜不下心來檢查，最后還是堅持了下去，不過讓我最郁悶的是，面包板有大半部分短路，給調(diào)試帶來了很多不必要的麻煩。這次的課程設(shè)計的完成是我們組四位員共同努力地結(jié)果，我十分感謝各位組員的積極配合及各位老師的耐心指導(dǎo)。七、 參考文獻(xiàn) Digital Fundamentals,Ninth Edition Thomas L.Floyd著 電子工業(yè)出版社； Electric Circu