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模电LM339AD自动增益控制电路设计 这个可行吗?

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楼主
ID:426834 发表于 2018-11-15 08:59 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
1.绪论 
1.1自动增益控制简介

1.2设计目的
根据要求,设计一个增益可自动变换的放大器电路的设计、仿真与调试。
1.3设计内容
1.查阅资料,确定设计任务的设计方案;
2.设计电路,进行参数计算;
3.用multisim软件进行仿真;
4.电路的调试与测试;
5.写出设计总结文档。
1.4设计要求
     输入信号为0~1V时,放大10倍;为1V~5V时,放大2倍; 5V以上放大0.5倍 。
2.系统总体设计
2.1设计方案
设计方案:将设计电路分为三块,即:电压比较电路,增益选择电路,放大电路。
电压比较电路:通过电压比较器将输入电压(vi)与既设定的比较范围比较,确定其放
              大倍数;
增益选择电路:根据译码器和模拟开关的逻辑功能对所得不同电压进行筛选;
放大电路:由一般运放构成的负反馈放大电路。            
2.2电路流程图
图x.X 怒怒怒
3.硬件设计
3.1电压比较电路
3.1.1电路参数
电压比较电路的工作原理:当反向输入端的电压值大于同向输入端的电压值时,电压比较器输出为VCC(+10V),反之则为VEE(-10V)。在数字电路中,大于0V的电压都认为是高电平1,相反为0。这里选择的都是1K的电位器,用于选择比较器的阈值电压。选定的阈值电压分别为1V、5V。电压比较器的存在使得信号从模拟量转变为数字量,进而加以运算。比较器输出端接了上拉电阻来使输出只存在高电平(10V)和低电平(-10V)。
3.1.2电路原理图
     
                          图3.1.2 电压比较电路
3.2.增益选择电路
3.2.1电路参数
因为比较器输出端只存在高电平(10V)和低电平(-10V),这时候通过一个逻辑元件来根据输入电平高低选择通路,不同通路的放大倍数不一样。
选择电路用的是模拟开关。CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关,有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入,具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5~20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。例如,若VDD=+5V,VSS=0,VEE=-13.5V,则0~5V的数字信号可控制-13.5~4.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE[url=]电源范围[/url]内具有极低的静态功耗,与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端=“1”时,所有的通道截止。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。
在multisim中没有CD4051,所以选用了MPC509A来代替,其中的原理是相同的。通过查阅手册,MPC的主要区别是INH变为了EN引脚,高电平导通(而非CD4051的截止),其中,信号控制部分的参数与逻辑部分的参数展示如下图:
         图3.2.1-2 MPC509A真值表
图3.2.1-1 MPC509A的元件参数
3.2.2电路原理图

                        图3.2.2 增益选择电路
3.3分段输入电路
3.3.1电路参数
              在MPC509A中,是共输出,选输入的,所以不能再输出端进行分段放大。这就只能在输入端进行分段缩小,再在输出端进行放大。
仿真中,为了分段需要,拟定了先统一放大0.1倍,再提供三条电路分别放大0.5,2,10倍供MPC509A筛选。
根据真值表,有:电压小于1V,输入,都为高电平,故放大0.1*10倍(即直接连接)接IN4脚。
电压大于1V小于5V,输入为高电平,为低电平,故分压产生0.1*2倍接IN2脚。
电压大于5V,输入,都为低电平,故分压产生0.1*0.5倍接IN1脚。
3.3.2电路原理图

                     图3.3.2 分段输入电路
3.4放大电路
3.4.1电路参数
    本实验所用的放大电路为LM324加负反馈的放大电路,Vo=(R9+R10)/R9*Vi。R9=1K欧,R10用的是9kΩ(由于调试时,实际放大倍数与理想值有偏差,故而调试了R10的值为8.97kΩ,使得其在电压较低时有良好的放大效果)
3.4.2电路原理图
                              图3.4.2 放大电路图
3.5系统总体电路

                      图3.5 系统总体电路
4.仿真
仿真时,我分别输入了0.5V,2.5V,7V三个直流信号和函数信号(10V正弦信号),输出结果分别如图所示:

               图4-1仿真                                图4-2仿真

           图4-3仿真

图4-4 仿真(通道A为输出波形,通道B为输入波形)
由上面四幅图可以看出,输出信号与输入信号之间的倍数关系与设计要求相符,误差在允许范围之内,仿真成功。
5.所需元件
                                      元件清单

数量
描述
RefDes
封装
1
LED_green
LED1
Ultiboard\LED9R2_5Vg
1
LED_red
LED2
Ultiboard\LED9R2_5V
4
OPAMP, LM324AD
U1, U2, U3, U4
IPC-7351\CASE751A
1
BUZZER, BUZZER 200Hz
LS1
Generic\BUZZER
1
BUZZER, BUZZER 500Hz
LS2
Generic\BUZZER
若干
RESISTOR,POTENTIOMETER
R1.R2……
-
2
SOURCES
VCC,VEE
-
若干
WIRE
-
-



6.总结
方案设计中的不足以及设计中遇到的问题:
2、
通过本次实验,充分感受到数字电路和模拟电路结合设计电路的过程。在电路设计中,通常可以把复杂的电路按原理和功能拆分为不同的板块,在相对简约方便的情况下选取设计方案,最后宏观整合便得到了相应功能的电路结构。从总体方案构思,再到分部设计,最后得出自己整个的方案。


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