报告评分批改老师电子与信息学院 模拟电子线路基础课程设计报告 增益可自动变换的放大器 专 业 信息工程 班 级 学生姓名 指导教师 提交日期 目 录第一部分 设计任务1.1 设计题目及要求 41.2 备选方案设计与比较 41.2.1 方案一 41.2.2 方案二 41.2.3 各方案分析比较 5第二部分 设计方案 2.1 总体设计方案说明 6 2.2 模块结构与方框图 6 第三部分 电路设计与器件选择 3.1 时钟脉冲发生器 7 3.1.1 模块电路及参数计算 7 3.1.2 工作原理和功能说明 7 3.1.3 器件说明 7 3.2 延时电路 8 3.2.1 模块电路及参数计算 8 3.2.2 工作原理和功能说明 9 3.3 计数器 9 3.3.1 模块电路 9 3.3.2 工作原理和功能说明 9 3.3.3 器件说明 93.4 译码显示 10 3.4.1 模块电路 10 3.4.2 工作原理和功能说明 11 3.4.3 器件说明 113.5 运算放大 12 3.5.1 模块电路及参数计算 12 3.5.2 工作原理和功能说明 13 3.5.3 器件说明 13第四部分 整机电路 4.1 整机电路图 14 4.2 元件清单 14 第五部分 安装调试与性能测量 5.1 电路安装 15 5.2 电路调试 15 5.2.1 调试步骤及测量数据 155.2.2 故障分析及处理 15 5.3 整机性能指标测量（附数据、波形等） 15 课程设计总结 17第一部分 设计任务1.1 设计题目及要求设计制作一个增益可自动变换的交流放大器。1、放大器增益可在1倍、2倍、3倍、4倍四档间巡回切换，切换频率为1Hz；2、可以随机对当前增益进行保持，保持时间为4S，保持完后返回巡回状态；3、电源采用+5V单电源供。4、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1、2、3、4倍即可。1.2 备选方案设计与比较 1.2.1 方案一 方案一电路方框图如下：方案一电路方框图该方案所包含的电路由五部分组成：时钟脉冲、增益保持电路、计数电路、模拟开关和电阻网络、电压增益电路。1.时钟产生电路：由555构成的多谐振荡器来实现。2. 增益保持电路：通过由555构成的单稳态电路控制计数器来实现。3.计数电路：由74LS161产生。4.模拟开关和电阻网络：由CD4052和四个电阻构成。5.电压增益电路：由三个电阻和一个运放构成，采用反相运算放大电路。1.2.2 方案二将方案一中的模拟开关部分CD4052改为74LS138反相器+4066，其功能也是实现巡回选择反馈电阻；其余部分与方案一相同。方案二电路方框图如下：方案二电路方框图1.2.3 各方案分析比较由于方案二电路复杂程度比较大，比方案一多用了一块集成芯片，但是由于EWB软件中没有CD4052这一集成芯片，所以方案二可以先用EWB软件仿真再利用实验箱插线进行电路测试、仿真。根据个人实际情况，我选择了方案一作为这次的课程设计方案。第二部分 设计方案 2.1 总体设计方案说明 2.1.1运算放大器的电压增益是由反馈电阻控制，所有要控制增益档数的切换，就要控制其接入的反馈电阻。 2.1.2增益的自动切换是由计数器输出信号控制模拟开关的连接电阻来实现的。 2.1.3增益的自动切换频率是由时钟脉冲信号来控制。而对某一增益的选择保持则是通过控制计算器的保持端来实现的。 2.2 模块结构与方框图计数器模拟开关电阻网络时钟脉冲发生器反相器运算放大电路译码器延时电路数码管显示模块结构与方框图第三部分 电路设计与器件选择3.1时钟脉冲发生器3.1.1 模块电路及参数计算 时钟脉冲发生器电路连接图如下图所示：时钟脉冲发生器电路连接图根据施密特触发器的周期计算公式可得: T =(R7+2R8)C2ln2当取C2 =10F 时,而 T =1/f =1s所有 R7+2R8=144K可取R7 =47 K R8 =47 K3.1.2 工作原理和功能说明用555定时器接成多谐触发器，使其产生周期为放大增益的四个档次之间的切换周期为1S的矩形脉冲波形。3.1.3 器件说明555定时器的管脚图为：555功能表为：输入输出状态0低导通12/3Vcc1/3Vcc低导通12/3Vcc1/3Vcc不变不变12/3Vcc1/3Vcc高截至12/3Vcc1/3Vcc高截至3.2延时电路3.2.1 模块电路及参数计算 增益需要保持的时间为4S,则T2 =4s. 根据施密特触发器接成单稳态时的输出脉冲宽度计算公式可得: T2R9C1ln3取C110F，则R9360 K 3.2.2 工作原理和功能说明 用555定时器来接成单稳态振荡器。通过选择合适的电阻，使其的输出脉冲宽度为增益需要保持的时间4S的矩形脉冲方波。 3.3计数器 3.3.1模块电路3.3.2工作原理和功能说明由74LS161四位同步二进制计数器产生。利用74LS161四位同步二进制计数器能够使其后两位按照03的顺序循环。而且当P为低电平时其具有保持功能。CP接多谐振荡器，P通过CD4011接单稳态振荡器QA,QB的低二位输出，分别接模拟开关CD4052地址输入选择端A0、A1与CD4511译码器低二位输入端A、B。3.3.3 器件说明CD4011的结构图： 74LS161管脚图：74LS161功能表：3.4译码显示3.4.1模块电路3.4.2工作原理和功能说明用CD4511与七段数码管构成译码显示模块。3.4.3器件说明CD4511管脚图：CD4511真值表：3.5运算放大3.5.1模块电路及参数计算当A1、A0为00时，X0接通，R4=Ri=10k;当A1、A0为01时，X1接通，R5=2Ri=20k;当A1、A0为10时，X2接通，R6=3Ri=30k;当A1、A0为11时，X3接通，R3=4R