增益自动切换电压放大电路的设计

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1、实验二增益自动切换电压放大电路的设计一、实验内容及要求设计一个电压放大电路，能够根据输入信号幅值自动切换调整增益。设输入信号频率为0～20KHz，其幅值范围为0.1～10V（峰峰值Upp）。电路应实现的功能与技术指标如下：1.基本要求当输入为直流信号时，要求设计的电路达到以下要求：(1)当<0.5V时，电路的增益约为10倍。(2)当0.5<<3V时，电路的增益约为1倍。(3)当3<<10V时，电路的增益约为0.1倍。2.提高要求当输入为交流信号时，根据输入电压的峰峰值大小，电路增益仍满足基本要求。3.发挥部分（1

2、）对输入电压值分档再细化；（2）增益值的显示。分析项目的功能与性能指标：设计一个增益自动切换电压放大电路。电路应实现的功能与技术指标如下：1.基本要求当输入为直流信号时，要求设计的电路达到以下要求：(1)当<0.5V时，电路的增益约为10倍。(1)当0.5<<3V时，电路的增益约为1倍。(2)当3<<10V时，电路的增益约为0.1倍。1.提高要求当输入为交流信号时，根据输入电压的峰峰值大小，电路增益仍满足基本要求。二、电路设计(1)电路设计思想（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：1.基本要求部分电路工作原理将

3、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。2.提高部分电路工作原理根据题目的提高部分的要求，交流信号幅值取样电路可以采用整流滤波取平均值的方法。然后将交流信号幅值与参考电压比较，得到比较器的输出电平，通过模拟开关选择增益电路。(2)电路结构框图（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：1.基本要求：3.提高部分(1)电路原理图（请写明基本要

4、求、提高要求、发挥部分）：1.基本要求2.提高要求(1)系统工作原理（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：1.基本要求如原理图所示，运放A1、A2作为电压比较器。它们的反相输入端分别接基准电压和，这两个基准电压可由及、组成的分压器获得。输入信号同时加在A1、A2的同相输入端，与和进行比较，决定它们的输出、是高电平还是低电平。用、去信号控制模拟开关的工作状态，切换反馈电阻即可实现增益的自动转换。受模拟开关的控制，电阻-与运放A3构成增益可控的反相放大电路。模拟开关CD4052的状态受电压比较器A1、A2的控制，反

5、相放大器A3的反馈电阻可切换为、或，则放大电路的增益分别为、和。2.提高要求在基本要求的基础上添加整流电路。整流电路由运放、二极管和电容电阻构成。当输入信号时，二极管导通，电容充电，在当输入电压达到峰值时，电容停止充电，将电容两端的电压送到比较器，通过比较器输出信号控制模拟开关。(2)参数计算和元器件选择说明（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：1.基本要求：增益切换电路采用反相输入。2.提高要求：整流电路需要用二极管和电阻、电容构成。为了使得电容两端的电压比较持久，选取电容的容值较大，同时也选择电阻的阻值较大

6、。(1)列出系统需要的元器件清单（请设计表格列出）（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基本要求：分压电阻电阻：运放uA741提高要求：分压电阻和电阻相同。二极管电容电阻运放40810.1uFuA741(2)电路的仿真结果（请写明基本要求、提高要求、发挥部分）：基本要求：输入电压输出电压增益理论值0.11.16611.66100.22.16610.83100.353.66510.471011.0181.01811.51.5181.01212.52.5191.00813.50.3560.1020.150.5090

7、.10180.180.8140.10170.1提高要求：增益理论值输入电压峰峰值输出电压峰峰值0.33.10210.34100.55.05610.11100.88.10510.13101.51.5021.001122.0831.04212.52.5021.0008140.4120.1030.160.6030.10050.190.9080.10090.1三、硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析(1)硬件实物图（照片形式）：(2)制定实验测量方案：基本要求：按照电路图搭建电路，用稳压源输出电压分压得到输入端的不同输

8、入电压，用示波器的CH1和CH2通道显示输入端和输出端的电压值，记录数据。提高要求：按照电路图搭建电路，从函数发生器产生峰峰值不同的输入电压，用示波器的CH1和CH2通道显示输入端和输出端的电压波形，读出输入端和输出端正弦波形的的峰峰值，记录数据。(3)使用的主要仪器和仪表：稳压源、示波器、函数发生器(4)调试电路的方法和技巧：在调试过程中，应当先检查电路的搭建是否正确，