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1.緒論 1.1自動增益控制簡介
1.2設計目的 根據要求，設計一個增益可自動變換的放大器電路的設計、仿真與調試。 1.3設計內容 1.查閱資料，確定設計任務的設計方案； 2.設計電路，進行參數計算； 3.用multisim軟件進行仿真； 4.電路的調試與測試； 5.寫出設計總結文檔。 1.4設計要求 輸入信號為0～1V時，放大10倍；為1V～5V時，放大2倍； 5V以上放大0.5倍 。 2.系統總體設計2.1設計方案 設計方案：將設計電路分為三塊，即：電壓比較電路，增益選擇電路，放大電路。 電壓比較電路：通過電壓比較器將輸入電壓（vi）與既設定的比較范圍比較，確定其放 大倍數； 增益選擇電路：根據譯碼器和模擬開關的邏輯功能對所得不同電壓進行篩選； 放大電路：由一般運放構成的負反饋放大電路。 2.2電路流程圖 圖x.X 怒怒怒 3.硬件設計3.1電壓比較電路 3.1.1電路參數 電壓比較電路的工作原理：當反向輸入端的電壓值大于同向輸入端的電壓值時，電壓比較器輸出為VCC(+10V)，反之則為VEE(-10V)。在數字電路中，大于0V的電壓都認為是高電平1，相反為0。這里選擇的都是1K的電位器，用于選擇比較器的閾值電壓。選定的閾值電壓分別為1V、5V。電壓比較器的存在使得信號從模擬量轉變為數字量，進而加以運算。比較器輸出端接了上拉電阻來使輸出只存在高電平（10V）和低電平（-10V）。 3.1.2電路原理圖
 圖3.1.2 電壓比較電路 3.2.增益選擇電路 3.2.1電路參數 因為比較器輸出端只存在高電平（10V）和低電平（-10V），這時候通過一個邏輯元件來根據輸入電平高低選擇通路，不同通路的放大倍數不一樣。 選擇電路用的是模擬開關。CD4051是單8通道數字控制模擬電子開關，有三個二進控制輸入端A、B、C和INH輸入，具有低導通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.5～20V的數字信號可控制峰值至20V的模擬信號。例如，若VDD＝+5V，VSS＝0，VEE＝-13.5V，則0～5V的數字信號可控制-13.5～4.5V的模擬信號。這些開關電路在整個VDD-VSS和VDD-VEE[url=]電源范圍[/url]內具有極低的靜態功耗，與控制信號的邏輯狀態無關。當INH輸入端＝“1”時，所有的通道截止。三位二進制信號選通8通道中的一通道，可連接該輸入端至輸出。 在multisim中沒有CD4051，所以選用了MPC509A來代替，其中的原理是相同的。通過查閱手冊，MPC的主要區別是INH變為了EN引腳，高電平導通（而非CD4051的截止），其中，信號控制部分的參數與邏輯部分的參數展示如下圖：   圖3.2.1-2 MPC509A真值表 圖3.2.1-1 MPC509A的元件參數 3.2.2電路原理圖
圖3.2.2 增益選擇電路 3.3分段輸入電路 3.3.1電路參數 在MPC509A中，是共輸出，選輸入的，所以不能再輸出端進行分段放大。這就只能在輸入端進行分段縮小，再在輸出端進行放大。 仿真中，為了分段需要，擬定了先統一放大0.1倍，再提供三條電路分別放大0.5，2，10倍供MPC509A篩選。 根據真值表，有：電壓小于1V，輸入  ,  都為高電平，故放大0.1*10倍（即直接連接）接IN4腳。 電壓大于1V小于5V，輸入 為高電平， 為低電平，故分壓產生0.1*2倍接IN2腳。 電壓大于5V，輸入 , 都為低電平，故分壓產生0.1*0.5倍接IN1腳。 3.3.2電路原理圖
圖3.3.2 分段輸入電路 3.4放大電路 3.4.1電路參數 本實驗所用的放大電路為LM324加負反饋的放大電路，Vo=（R9+R10）/R9*Vi。R9=1K歐，R10用的是9kΩ（由于調試時，實際放大倍數與理想值有偏差，故而調試了R10的值為8.97kΩ，使得其在電壓較低時有良好的放大效果） 3.4.2電路原理圖 圖3.4.2 放大電路圖 3.5系統總體電路
圖3.5 系統總體電路 4.仿真仿真時，我分別輸入了0.5V,2.5V,7V三個直流信號和函數信號（10V正弦信號），輸出結果分別如圖所示：
圖4-1仿真 圖4-2仿真
圖4-3仿真
圖4-4 仿真（通道A為輸出波形，通道B為輸入波形） 由上面四幅圖可以看出，輸出信號與輸入信號之間的倍數關系與設計要求相符，誤差在允許范圍之內，仿真成功。 5.所需元件 元件清單
6.總結方案設計中的不足以及設計中遇到的問題： 2、 通過本次實驗，充分感受到數字電路和模擬電路結合設計電路的過程。在電路設計中，通常可以把復雜的電路按原理和功能拆分為不同的板塊，在相對簡約方便的情況下選取設計方案，最后宏觀整合便得到了相應功能的電路結構。從總體方案構思，再到分部設計，最后得出自己整個的方案。
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2018-11-15 08:58 上傳
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