增益可控放大电路-电路与电子技术课程设计
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
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：
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：
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 ：
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
元件序列号 元件 主要参数 数量 备注 1 R1、R2、R3、R4、R5、R6 6个 2 4017 1个 3 4066 6个 4 BATTERY 2个 5 BUTTON 1个 6 LM358 1个 7 RES 8个 8 示波器 1个 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
档位1 Ui U Au 档位2 20mV 0.2mV 0.01 档位3 20mV 2mv 0.1 档位4 20mV 20mV 1 档位5 20mV 200mV 10 档位6 20mV 2000mV 100 
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
图 6 Au=0.01
②当Au=0.1时，R12=350Kx10=3.5MΩ
图 7 Au=0.1
③当Au=1时，R13=350Kx1=350KΩ
图 8 Au=1
④当Au=10时，R14=350K÷10=35KΩ
图 9 Au=10
⑤当Au=100时，R15=350K÷100=3.5KΩ
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
