1、課 程 設 計 報 告浦江學院課程設計報告（ 20013 2014 學年 第 二 學期） 課程名稱：電子技術基礎設計與實現班 級： 浦電子1204 學 號： P1402120421 姓 名： 王帥 指導教師： 魏紅 2014 年 6 月課程設計題目：增益可自動變換的放大器的設計目的與任務： 對所學的電子技術基礎知識進行一次綜合運用，為下一步繼續學習專業知識奠定基礎。學生通過本課程設計可以進一步理解模擬電子技術、數字電子技術、電路理論等方面的相關知識，并可綜合運用這些知識解決一定的實際問題，使學生在所學知識的綜合運用能力上以及分析問題、解決問題能力上得到一定的提高。內容和要求：（一）設計一個增益

2、可自動變換的直流放大器。 1、輸入信號為01V時，放大3倍；為1V2V時，放大2倍；為2V3V時，放大1倍；3V以上放大0.5倍 ； 2、通過數碼管顯示當前放大電路的放大倍數，用0、1、2、3分別表示0.5、1、2、3倍即可。 3、電源采用5V電源供電。（二）設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行選擇和保持，保持后可返回巡回狀態; 3、通過數碼管顯示當前放大電路的放大倍數，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。設計內容（原理圖以及相關說明、調試過程、結果）

3、一增益可自動變換的直流放大器設計過程：（一）.方案總體設計1.設計方案：將設計電路分為三塊，即：電壓比較電路，增益選擇電路，放大電路。電壓比較電路：通過電壓比較器將輸入電壓（vi）與既設定的比較范圍比較，確定其放大倍數； 增益選擇電路：根據譯碼器和模擬開關的邏輯功能對反饋電阻進得到不同的反饋電阻；放大電路：由一般運放構成的負反饋放大電路。數碼管顯示vivo反饋電阻模擬開關138譯碼器電壓比較器運放 7412.電路流程圖：3.方案所需的元器件：（二）. 分部設計:1.電壓比較電路：Q2如左圖所示：U2A.2B.U2C均為電壓比較器，工作原理：當同向輸入端的電壓值大于反向輸入端的電壓值時，電壓比較

4、器輸出為VCC(+5V)，反之則為VEE(-5V)。在數字電路中，大于0V的電壓都認為是高電平1，相反為0。Q1電壓比較器的存在使得信號從模擬量轉變為數字量，進而加以運算。工作情況：輸入輸出ViQ2Q1Q0Q00v1v0001v2v1002v3v1103v111viQ0Q12. 增益選擇電路:Q2(1).138 譯碼器： 譯碼器的功能是將輸入的二進制代碼翻譯成一個表示代碼意愿的特定的輸出信號。它是一種多輸入，多輸出的組合邏輯網絡。74LS138是典型的譯碼器。 本電路中將電壓比較器的比較結果（Q2.Q1.Q0）送給譯碼器（138）的地址線，則可根據不同的比較結果對反饋電阻進行選擇。譯碼器輸出所

5、選擇的地址，即和輸入電壓的范圍相對應。74LS138功能表a 由138功能表及Q2.Q1.Q0的狀態可以得到138的輸出。如圖所示：bcd（2）.模擬開關：4066是一種雙向模擬開關，有四個獨立控制數字和模擬信號傳送的模擬開關。每個開關有一個輸入和輸出端，還有一個選通端，當選通端為高電平時，開關導通，反之，則截止。在設計電路中74LS138的譯碼輸出端有選擇的和4066輸入端連接，起到反饋電阻的選擇作用。3.放大電路： 本設計中用741是為了反向放大的作用。由AV=-Rf/R.可知：AV和R確定，通過改變反饋電阻的阻值能實現對增益不同的控制。 本方案中R=2K.選取反饋電阻分別為60K.40K

6、.20K.10K，實現增益放大倍數為3倍、2倍、1倍、0.5倍。CBA4.數碼管的顯示：考慮到方案的簡單性，選的數碼管集成了譯碼驅動。D數碼顯示管將二進制數據轉換為十進制顯示出來。數碼顯示管顯示當前的放大倍數：0、1、2、3分別表示0.5倍、1倍、2倍、3倍。138譯碼器輸出電壓放大倍數數碼顯示管輸入abCdDCBA11100.5000O110110001101120010011130011可以得出：D=C=0 (三).仿真結果及數據分析：A. B. C. D. 上面的數據分別為輸入電壓，用電壓表測出的輸出電壓以及通過數碼管顯示出來放大倍數。通過與理論值相比較，發現結果完全正確，誤差非常的小。

7、因此，本方案可行！Multisim 10 模擬增益可自動變換的直流放大器總的電路圖二增益可自動變換的交流放大器的設計過程（一）. 方案總體設計1. 設計方案：在增益選擇電路部分以及放大電路原理部分與直流電路的差別不大，唯一區別就在切換電路部分。切換電路：設計要求放大器增益可在1倍、2倍、3倍、4倍四檔間巡回切換，切換頻率為1Hz；因此通過160構成四進制計數器實現增益的循環變化；因為74LS160的加入，所以在電路設計方面必須考慮對其置數問題。在進行巡回檢測時，其增益的切換頻率由時鐘脈沖決定。設計還要求：對指定的任意一種增益進行選擇和保持，保持后可返回巡回狀態;對某一種增益的選擇、保持通常由芯

8、片的地址輸入和使能端控制；通過對160一個使能端得手動控制實現了指定的任意一種增益進行選擇和保持。2. 電路流程圖：數碼管顯示頻率1Hz的四進制計數器138譯碼器反饋電阻模擬開關vi運放 741vo3. 方案所需的元器件：（二）.分布設計：（1）. 運用160構成四進制計數器，實現四種增益之間的來回切換。下圖為74LS160的真值表，74LS160的輸入端接入的數值可以在脈沖到來時刻產生二進制數值加1的改變，在輸入增加到0100時（十進制對應的4），就會讓計數器重新回到輸入端的狀態，開始新一周期的計數，實現增益的可自動變換。160 工作狀態表反饋清零法：在計數器尚未完成計數循環之前，使清零端有

9、效，讓計數器提前回到全零狀態。反饋發生在最大狀態加1處。根據設計要求：我選擇了反饋清零法。如右圖所示：構成四進制計數。并可以通過顯示管顯示當前增益倍數:（2）. 555構成的多諧振蕩器產生1HZ時鐘脈沖 根據公式：求出電阻、電容的大小。實現了1HZ.如左圖所示。 將得到的1HZ脈沖加到160的時鐘端。 （3）. 增益選擇和保持:通過對160一個使能端得手動控制實現了指定的任意一種增益進行選擇和保持。 如右圖：我加了單刀雙擲開關J1.實現了對160使能端ENT的控制。（4）.反饋電阻選擇原理與直流一樣。這里選了4K、3K、2K、1K。(三).仿真結果及數據分析：一倍放大: 二倍放大: 三倍放大:

10、 : 四倍放大：巡回切換放大:Multisim 10 模擬增益可自動變換的交流放大器總的電路圖組裝與調試1. 使用的主要儀器：數字萬用表，直流電源，仿真器，烙鐵，焊錫，鉗子等2.測試數據：連接好電源，電路要雙電源供電，接入輸入信號，用萬用表測量并記錄數據，在測量輸出信號并記錄。改變輸入信號大小再重復記錄數據，得到下面幾組數據。輸入/V增益輸出/V誤差理論實際0.531.51.6820.1821.623.23.2650.0652.512.52.5570.0573.50.53.53.6120.112 實驗小結：老師在幾星期前就給出課程設計的任務，設計之前查閱了好多資料，形成了整個設計方案的思路，也

11、對每個元器件的結構及工作原理有了進一步的了解。方案設計中的不足以及設計中遇到的問題：1.在使用Multisim10軟件進行電路設計過程中，自己對這個軟件比較陌生，慢慢地才熟悉起來，在原理圖元器件連接的時候，由于自己的粗心，導致最后仿真結果錯誤，仔細檢修哈后才發現電路原理圖上有的線沒有真正連接上。2、直流放大中，在增益顯示的仿真結果有微小的誤差，然而在較大增益的顯示結果中就沒有誤差。自己查閱資料知道：同向輸入端直接接地與同向輸入端串聯一個電阻之后接地之間的確會存在誤差，適當修改反向輸入電阻和正向輸入電阻的阻值可以減小誤差。3在使用計數器74LS160時一始沒有弄清楚LOAD和CLR的功能，于是設

12、計的控制和保持電路部分無法起到理想的效果，增益始終隨著脈沖的輸入而變化。回憶反饋清零和反。控制電路只有在四個開關同時閉合時LOAD輸入值為1，則置數功能失效。當輸入值變化到0100時，就會反饋清零重新計數，從而產生增益循環的放大效果。4.在組裝調試按照原理圖在PCB板上焊接器件的時候，更需要自己膽大細心，盡管第一次焊接好以后測試的功能并不正確，但是自己經過一次次排查，用萬用表查出不少錯誤，包括電路短路和短路情況。通過本次實驗設計，充分感受到數字電路和模擬電路結合設計電路的魅力。在電路設計中，通常可以把復雜的電路按原理和功能拆分為幾個不同的小電路或器件的組合要從大到小，從繁到簡，緊密結合相關知識，大膽心細，充分做好準備才能設計好的電路。這次課程設計讓我學到了很多，不僅是鞏固了先前學的模電、數電的理論知識，而且也培養了我的動手能