增益可控放大电路-电路与电子技术课程设计

梦里梦外; 2024-04-03 10:25 19阅读 0赞

#### 目录 ####

*  1 设计任务与要求
 *   *  1.1 设计任务
     *  1.2 设计要求
 *  2 方案设计与论证
 *   *  2.1 方案设计
     *  2.2 论证
 *  3 放大电路设计与计算
 *   *  3.1 放大电路设计
     *  3.2 电子开关切换电路设计
     *  3.3 六档控制电路
     *  3.4 参数计算
 *  4 总原理图及元器件清单
 *   *  4.1 总原理图
     *  4.2 整体电路及仿真
     *  4.3 元件清单
 *  5 性能测试与分析
 *   *  5.1 参数记录及电阻数值的调整
     *  5.2 参数计算
 *  6 结论与心得
 *  参考文献

## 1 设计任务与要求 ##

### 1.1 设计任务 ###

1.设计一款放大电路，其增益包括0.01、0.1、1、10、100、1000倍可选。  
2.设计一个增益选择电路，可利用若干按钮（非开关）进行选择。  
3.设计一个数字显示电路，显示当前增益大小（分贝显示）。

### 1.2 设计要求 ###

通过本项目实验，使学生熟悉掌握电路原理和设计方法，尤其在电路出现异常现象或故障时，学生按照量测观察查找原因、调整电路再进行实验的步骤，解决电路中的问题。

1.本电路利用运放反向比例放大电路，Au=-RF/R1；  
2.由电路设计要求共有六档放大倍数；  
3.在proteus中设计及仿真电路，测量并调试；  
4.写出设计报告。

## 2 方案设计与论证 ##

LM358放大器是一个综合了数字电路与模拟电路特点于一身的集成电路，在一些与时间相关的电路上得到广泛的应用。放大电路是模拟电子电路中最常用、最基本的一种典型电路。无论日常使用的收音机、电视机、还是精密的测量仪表和复杂的自动控制系统等，其中一般都有各种各样不同类型的放大电路。可见，放大电路是应用十分广泛的模拟电路。

平时我们讨论的模拟信号运算电路、信号处理电路以及波形发生电路等，实质上都是在放大的基础上发展、演变而得到的，因此说，放大电路是最基本的模拟电路。

### 2.1 方案设计 ###

1.设计一款放大电路，其准确的将电路放大0.01倍、0.1倍、1倍、10倍、100倍、1000倍；

2.设计一个增益选择电路，可利用若干按钮（非开关）进行选择；

3.设计一个数字显示电路，显示当前增益大小（分贝显示）；

4.最终将得出的电路在proteus中实现，并记录实验结果。

### 2.2 论证 ###

增益可控放大电路我们通过4017计数器依次改变输入电阻的阻值来实现对电路的可控，通过示波器来判断放大倍数。实验过程中，会出现较大误差，经过试验证明4066开关存在350Ω内阻。为排除内阻的影响，分别计算出输入电阻阻值，实现精准的放大电路。

## 3 放大电路设计与计算 ##

### 3.1 放大电路设计 ###

![在这里插入图片描述][c3da0b08f66245219b772ea6c31ba8f9.png]  
**图 1 放大电路设计**

### 3.2 电子开关切换电路设计 ###

本电路采用4066模拟开关，吧6个4066电子开关部分的输出连接在一起，对应R11-R16的输入电子开关切换，如图：  
![在这里插入图片描述][997e7dd60caa4df5a79a8a6fd537ed9a.png]  
**图 2 电子开关切换电路设计**

### 3.3 六档控制电路 ###

本电路由4017计数实现六档切换。4017的Q0~Q5每次只有一路输出的高电平，控制4066电子开关接通，其余的电路输出为低电平，其他的五个4066电子开关是断开状态，即每次只有一档工作，如图：  
![在这里插入图片描述][aa441295481246df96a464540f714c5e.png]  
**图 3 六档控制电路**

### 3.4 参数计算 ###

由电路设计要求共有六档放大倍数，分别为0.01、0.1、1、10、100、1000，所以在RF和R1中固定RF，改变R1即可以改变放大倍数。

取RF=350KΩ,计算（忽略反向关系，只计算比例）

①当Au=0.01时，R11=350KX100=35MΩ

②当Au=0.1时，R12=350KX10=3.5M

③当Au=1时，R13=350KX1=350K

④当Au=10时，R14=350KX0.1=35K

⑤当Au=100时，R15=350KX0.01=3.5K

⑥当Au=100时，R16=350KX0.001=350Ω

## 4 总原理图及元器件清单 ##

### 4.1 总原理图 ###

画出整体电路如图 ：  
![在这里插入图片描述][befd5efc0ab74e9c83d40c999a83b06b.png]  
**图 4 总原理图**

### 4.2 整体电路及仿真 ###

转入信号源Up=10MV,且频率为100HZ时进行仿真，用示波电观测转入信号Ui和转入信号U0。

1.每次按压一次按键时，4017的Q0~Q5轮流切换，每次只有一路为高电平，说明控制电路正常；

2.每档切换时，转入信号不变时，输出信号的波形幅度发生明显变化，利用示波 ，增益挡位旋钮，使波形是整显示出来；说明4066开关切换正常；

3.在每一挡位进行具体测试并且调整参数。

### 4.3 元件清单 ###

**表1 元件清单**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>元件序列号</th> 
   <th>元件</th> 
   <th>主要参数</th> 
   <th>数量</th> 
   <th>备注</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>R1、R2、R3、R4、R5、R6</td> 
   <td></td> 
   <td>6个</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>4017</td> 
   <td></td> 
   <td>1个</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>4066</td> 
   <td></td> 
   <td>6个</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4</td> 
   <td>BATTERY</td> 
   <td></td> 
   <td>2个</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>5</td> 
   <td>BUTTON</td> 
   <td></td> 
   <td>1个</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>6</td> 
   <td>LM358</td> 
   <td></td> 
   <td>1个</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>7</td> 
   <td>RES</td> 
   <td></td> 
   <td>8个</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>8</td> 
   <td>示波器</td> 
   <td></td> 
   <td>1个</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 5 性能测试与分析 ##

### 5.1 参数记录及电阻数值的调整 ###

1.在仿真时测试出来电阻开关4066导出时有内阻R=350Ώ；

2.离线挡位0.01、0.1和1位档，输入信号Ui=1V时，测试如下表：

**表2 参数测试**

![在这里插入图片描述][20d020d74d54466da72e4fb423a3cbbc.png]  
**图 5参数记录**

### 5.2 参数计算 ###

1.测试步骤

①输入信号源 Ui=10mv，且频率 100Hz 进行仿真，用示波器观测输入信号 Ui 和输出信号 Uo。

每次按压一次按键时，4017 的 Q0-Q5 轮流切换，每次只有一路为高电平，说明控制电路正常。

②每档切换时，输入信号不变时，输出信号波形幅度发生明显变化，利用示波器的增益档挡住旋钮，使波形完整显示出来；说明 4066 开关切换时正常。

③在每一档位进行具体测试并且调整参数。

2.测试结果

①当Au=0.01时，R11=350Kx100=35MΩ

![在这里插入图片描述][7fc63349f8224c14b59acaa17c6eae23.png]  
**图 6 Au=0.01**

②当Au=0.1时，R12=350Kx10=3.5MΩ

![在这里插入图片描述][eb50cf4e01f74f22b8997f5f99426491.png]  
**图 7 Au=0.1**

③当Au=1时，R13=350Kx1=350KΩ

![在这里插入图片描述][f7b5dc246976471399dd4a4ef25d6698.png]  
**图 8 Au=1**

④当Au=10时，R14=350K÷10=35KΩ  
![在这里插入图片描述][c60220d29a614e2e81c57127d42f3b38.png]  
**图 9 Au=10**

⑤当Au=100时，R15=350K÷100=3.5KΩ  
![在这里插入图片描述][03d327719268467bbdc13dc300a2361f.png]  
**图 10 Au=100**

## 6 结论与心得 ##

在做这次课程设计的过程中，我们学到了一些理论知识和涉及到课程设计的基本思路。我们的动手能力得到了锻炼，也了解了我们真实的水平。最终做多谐振荡器这个实验。虽然这个实验原理较简单，设计起来并不复杂，但还是需要在实验前确定各种参数和电路图。

通过这次课程设计，更加明白了理论知识需要和实践相结合的重要性。要通过实践，来培养我们的动手能力。也要通过我们设计的作品与其他的作品相比较，从而准确的认识到我们的差距在哪里。在今后的学习中，我们会努力提高自己的动手能力，将理论与实际相结合，让学到的知识能够得到更好的运用。

## 参考文献 ##

\[1\]李心广、王金矿、张晶.电路与电子技术基础学习指导与实验教程 \[M\].北京：机械工业出版社，2012

[c3da0b08f66245219b772ea6c31ba8f9.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/8eede8b0c84448cf915234740ba4197a.png
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