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东南大学电工电子实验中心

实 验 报 告

课程名称： 电子电路实践

第 二 次实验

实验名称： 增益自动切换电压放大电路的设计 院 （系）： 吴健雄学院 专 业： 电类强化 姓 名： 杨阳

学 号： 61011108

实 验 室: 101 实验组别： 同组人员： 实验时间：2013年4月1日 评定成绩： 审阅教师：

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

用运算放大器设计一个电压放大电路，其输入阻抗不小于100kΩ，输出阻抗不大于1kΩ，并能够根据输入信号幅值切换调整增益。电路应实现的功能与技术指标如下： 1. 基本要求

1） 放大器能够具有0.1、1、10三档不同增益，并能够以数字方式切换增益。 2） 输入一个幅度为0.1～10V的可调直流信号，要求放大器输出信号电压在0.5～5V

范围内，设计电路根据输入信号的情况自动切换调整增益倍率。 3） 放大器输入阻抗不小于100kΩ，输出阻抗不大于1kΩ。 2. 提高要求

1） 输入一个交流信号，频率10kHz，幅值范围为0.1～10V（峰峰值Vpp），要求输出

信号电压控制0.5～5V（峰峰值Vpp）的范围内。 2） 能显示不同的增益值。 3. 创新要求

1）利用数字系统综合设计中FPGA构建AD采集模块，来实现程控增益放大器的设计。

分析项目的功能与性能指标： 1、项目功能 （1）、当输入为直流信号时，电路能够根据其直流电压大小，自动选择合适的増益，将输 出电压控制在0.5V-5V之间，具体如下：当Ui为0.1~0.5V时，增益为10倍；当Ui为0.5~5V时，增益为1倍；当Ui为5~10V时，增益为0.1倍。 （2）、当输入为交流信号时，首先通过一个整流滤波电路提取出峰峰值,峰峰值为直流电压，可以根据峰峰值判断出所需要的电压増益，再将交流信号送入相应的电压放大电路中进行信号的放大。 （3）、用3个led灯显示增益值。 2、性能指标 （1）、増益自动切换的临界值应尽量接近0.5和5，误差不能太大。 （2）、输入信号在各个范围内的増益约为10、1和0.1，误差不能太大。 （3）、输出信号范围在0.5V-5V之间。

二、电路设计（预习要求）

(1) 电路设计思想（请将基本要求、提高要求、创新要求分别表述）： 基本要求：

通过分压电路从15V电源电压中分出参考电压0.5V和5V，用741运放作为比较器将输入的直流电压与参考电压进行比较，将两个运放输出的高低电平作为模拟开关4052的地址选择不同的増益值。在设计电压放大电路时，考虑到实验要求输入阻抗不小于100kΩ，选择采用同相比例放大电路。

提高要求：

采用整流滤波电路提取出直流信号的峰峰值，送入比较电路进行比较选择合适的

増益值，再将交流信号送入电压放大电路进行信号的放大。对于led灯的显示，由于 4052开关包含两个四选一开关，故一个四选一用来选择Rf而另一个则可以用来实 现增益的led显示。

(2) 电路结构框图（请将基本要求、提高要求、创新要求分别画出）： 基本要求：

提高要求：

交流信号

(3) 电路原理图（各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明）： 比较电路:

1、通过分压电路将15V电源电压分压产生0.5V和5V的参考电压，接入741运放的反相输入端。分压电路用100kΩ、45kΩ、5kΩ电阻串联实现。

2、将直流信号接入741运放的正向输入端，对于一个运放来说，若正向输入电压大于反向输入电压，则输出高电平；若正向电压小于反向电压，则输出低电平。