增益自动切换的放大电路的设计 2 - 图文

兰州交通大学2015年大学生电子设计

中文摘要：

在这次设计中增益的改变是通过改变放大器反馈电阻的阻值来实现，因此只要改变反馈电阻就能切换不同的电压增益。电阻的自动选择，可以通过模拟开关来实现。在本次设计中，采用模拟开关 CD4052 实现电压增益的自动切换。CD4052 是一个双路四选一模拟开关，开关的工作状态由控制信号 A、B 来决定。通过输入基准电压与A、B比较得到不同的A、B值，这样通过改变模拟开关的导通通道就可以改变反馈电阻，电压增益也随之改变。

关键字：增益自动切换、基准电压、比较单元、模拟开关

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目 录

一、电路设计 ....................................................................... - 1 - 1.1电路设计思想 ............................................................ - 1 - 1.2电路结构框图 ............................................................ - 1 - 1.3系统工作原理 ............................................................ - 3 - 1.4参数计算和元器件选择说明 ....................................... - 3 - 二、电路的仿真结果 ............................................................. - 5 - 三、硬件电路功能指标，测试数据与误差分析 ...................... - 8 - 3.1制定实验测量方案 ..................................................... - 8 - 3.2使用的主要仪器和仪表 .............................................. - 8 - 3.3调试电路的方法和技巧 .............................................. - 9 - 3.4测试的数据和波形并与设计结果比较分析 .................. - 9 - 四、调试中出现的故障、原因及排除方法 ........................... - 10 - 五、总结 ............................................................................ - 11 - 5.1设计中遇到的问题、原因分析及解决方法 ................ - 11 - 5.2设计电路和方案的优缺点 ................................. - 11 - 5.3课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望 ......... - 11 - 5.4实验的收获和体会 ................................................... - 11 -

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实验 增益自动切换电压放大电路的设计

一、电路设计

1.1电路设计思想（基本要求、提高要求、发挥部分）：

基本要求：将直流信号加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行分档比较，对应某一输入电压值，只有相应的一个比较电路输出为高电平（或低电平），其余比较器输出为低电平（或高电平）。根据比较器的输出状态，通过模拟开关的控制，选择相应的增益。

1、根据方向比例运算电路可知，增益Au=-Rf/R1,故只需改变Rf的值便可实现不同的增益。且由虚断的概念容易得运放的输出阻抗为R1，故选择R8=10kΩ，R6=100kΩ，R5=10kΩ,R7=1kΩ.

2、由于要实现增益自动切换，增益Au=-Rf/R1，故必须将输出电压与参考电压1、5V和5V相比较，使得输入信号的范围，进而选择其放大倍数。

3、将比较器得到的结果，通过模拟开关（4052）可以非常方便的选出所需的Rf,从而选择出所需的增益，即实现了增益的自切换。

提高要求：可以先采用峰值取样或整流滤波电路对交流信号进行处理，再将处理后得到的交流信号峰值按基本要求进行处理。

1、基本思路与基本要求相同，关键在于如何提取出输入交流信号的峰值。

2、得到交流信号的峰值有两种办法：一为峰值检波电路：即用一个二极管与一个电容。但是考虑到二极管的导通压降，故采用此方法，误差较大。另一种方法为先通过精密整流，接着通过滤波，虽然此方法更加麻烦，但是效果好，精度高，故采用此方法。

3、增益显示两种方法均采用，对应于LED灯的显示，由于4052开关两个四选一开关，故一个四选一用来选择Rf而另一个则用来实现增益的LED显示。而数码管的显示，则可以用FPGA来实现，将比较器比较所得的结果通过一个译码电路，即可方便的译出放大倍数。

1.2电路结构框图（基本要求、提高要求、发挥部分）：

基本要求：

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(1) 电路原理图（基本要求、提高要求、发挥部分）： 基础要求：

拓展要求：

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