数字控制增益的放大器的设计

一、实验目的

二、设计任务及要求

四、功能电路设计及其参数计算

五、焊接调试

六、实验结果

七、实验心得体会

一、实验目的

1.通过本实验，熟悉运算放大器、计数器、数据选择器、加法器、译码/显示电路的用法。

2.熟悉集成电路的引脚安排。

3.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

4.了解数控增益放大器的组成及工作原理。

5.熟悉数控增益放大器的设计与制作。

6.熟练焊接，培养调试查错的能力。

二、设计任务及要求

1、设计任务

设计一个数字控制增益的放大器，要求在控制按键的作用下，放大器的增益依次在1~8之间转换，同时用LED数码管显示放大器的增益。要求电路的增益（从1®2®3 ®… ®8 ）。

2、设计要求

用按钮控制增益的递增；

增益是循环显示（1-8）；

输入输出电压都能测量验证；

要求电路主要选用中规模TTL或CMOS集成电路。

原理框图

四、功能电路设计及其参数计算

（1）放大电路

数控增益放大器：采用同相比例放大电路。Auf=1+R2/R1。

这里取用R1=10KΩ的电阻，如果取R1=10kΩ,则可以通过改变R2实现增益的改变，如何改变R2是个难题,由于R2有8种状态，所以用数据选择器输出这8种状态，这里选择选择单8通道数字控制模拟开关CC4051。

增益控制电路：数据选择器+电阻

CC4051有三个二进制控制输入端A0、A1、A2 和INH 输入，三位二进制信号选通8 通道中的一通道，可连接该输入端至输出。由此设计出放大电路部分。

（2）按键控制电路及计数电路

计数电路：74LS161

用74LS161构成八进制计数器，计数器的Q2、Q1、Q0作为数据选择器CC4051的地址输入。每按动一下按键S1，计数器加1，数控电阻网络的等效电阻发生变化，由此控制放大器的增益在1~8之间变化。

CLK产生电路及清零电路：74LS00

按钮由于要消抖，参考数电课本P249，习题5.4的防抖动电路。

每按动一下按键S1和S2，计数器加1，数控电阻网络的等效电阻发生变化，由此控制放大器的增益在1-8之间变化。

这里还添加了清零电路（S3控制），方便检查与调试。

（2）译码显示电路

任务要求是显示1-8，74LS161计数器的Q2、Q1、Q0出来是0-7，与实际放大倍数相差1。我考虑用 74LS283二进制加法器。通过加一运算，将计数器的值转化为电压放大倍数值，并通过74LS48译码器译码后用数码管显示。此外数码管共阴，这里串限流电阻200Ω。

五、焊接调试

主要出现以下问题：

1、按键消抖功能不正常，按下数字会跳，通过检查焊接电路发现引脚没有全部焊上，导致信号没法输送过去，只有一个按钮起作用，自然抖动厉害。

2、数码管上的数字显示不正常，由于太紧张，把原来数码管的位置放反，导导致致数字显示不正常，检查后将数码管重新放置，可以正常显示数字。

3、电压输出与输入在前几个数值成倍数关系，后面几个不成规律。显然是电阻的问题，先检查电阻位置是否焊接正确了。检查了没问题。检查是否虚焊，也没有。电路板还是不能正常工作。测量相应位置的电阻，发现和标称值差别很大，明显焊接有短路的地方。通过万用表检查，寻找短路位置，重新焊接，最后电路板可以正常工作。电压表显示的输出电压可以按照我们所做的开关动作进行放大，数码管显示的放大倍数可以从一至八依次放大。

六、实验结果

（1）实验数据

Ui = 0.2V

倍数	1	2	3	4	5	6	7	8
Uo(V)	0.20	0.41	0.60	0.81	1.01	1.21	1.40	1.59

（2）实验分析

控制按键的作用下，放大器的增益依次在1~8之间转换，数码管显示放大器的增益，输出的电压值也是随着输入电压的大小成倍数关系。说明这个实验的方案设计得没问题。

七、实验原理图与PCB布板

八、说明

该PCB布板有些错误（不是我做的哈），有个个点交叉了，可能还有一些小问题，调试一下应该没问题。

踏踏实实当个搬运工.......有能力再自己搞一下吧。