57可编程放大器.doc

5.7可编程放大器一 实验目的1 熟悉各类放大器的基本计算与设计2 掌握用逻辑电路控制放大器增益的方法二 实验原理1 可变增益放大器分类（1）普通放大器实现增益可变的方式如图5-7-1所示，这是一个典型的通过改变反馈电阻大小而实现增益可变的放大电路。其增益可在1100之间改变。（2）采用模拟电子开关实现增益可变如图5-7-2所示一组模拟开关在控制信号作用，每次只有一个开关接通，这样就实现了反馈电阻可变的目的，最终实现了增益的改变。（3）电压控制增益可变增益放大器如图5-7-3所示，改变场效应管的控制电压，其DS间电阻也随之变化，故反馈量产生变化，最终增益实现了改变。以上三种类型，都能实现增益可调，（2）和（3）中都是源于（1）而加以改进的。后两种更有利于实现可编程增益控制。我们以（2）类为范例，讨论如何设计可编程放大器。2 可编程放大器及其设计方法我们采用模拟电子开关实现增益可调，每档分别取、1、5、10、50和100共七档。如图5-7-4所示。这是一个典型的反相放大器，元件的阻值就是按以上要求选取。CD4051B为一个8选1模拟开关，这里只用了七路。通过控制端的数码组合，选择相应的电阻接入回路。电源电压选择+5V，是为了与控制信号TTL电平兼容。如果要使放大器具有较好的宽带，运放的性能很重要。这一部分主要为增益控制级，基本完成。下面，我们来分析一下要完成一个简单实用的放大器，还应具备哪些相应的电路。为了保证增益级的变化不对前后级相应电路产生影响，一般应增加前后两级隔离电路。最后一级输出级，采用固定增益，一般后可接各类驱动电路。复杂的控制可由微处理器芯片完成，这里采用手动控制，可有两种方案，一种为循环式，一种为直接选择式。我们才较简单的循环式，仅需一个单脉冲发生器和计数器即可实现。图5-7-5为其实现原理框图。图5-7-6就是按上述思路完成的可编程增益放大器。此电路通常适用于各类测量电路中，为了保证增益的准确性，实际使用时相关元器件按使用要求选定，与增益有关的电阻元件误差应小于1%，电路中应有调零电路。图中其它部分设计比较简单，这里就不再详述。图中运放为TL084四运放，也可用CA3140单运放四只替代。性能差不多，可查阅相关手册。电路中3只LD用于指示状态，应注意选用有一定驱动能力的芯片带动。否则可能亮度不够。计数通过一个开关给出，通过计数器编码，实现循环增益可调控制。三 设计任务1 预习要求（1） 熟悉可编程放大器原理，参阅相关资料（2） 熟悉常用数字集成电路的应用（3） 设计出一类似的可编程放大器，并写出设计计算过程，制订调试步骤2 设计要求（1） 设计一可编程放大器，其增益可变为0.01、0.1、1、5、10、50、100倍，带宽不低于20KHz，可参考图5-7-6，负载RL=10K（2） 在上面要求基础上，实现增益直接给定。四 调试步骤1 先调试控制部分，正常后，再调放大回路。2 调试过程中，要注意元件值可能要根据实际情况做些调整。五 提示技术要求中（2）项，考虑直接置数的方法，应有三个拨动开关或用无锁定按钮加单脉冲电路实现。六 实验报告要求1 技术指标2 电路工作原理框图3 电路设计过程4 电路调试过程及参数测试，应能达到设计要求5 最终完成的电路图6 设计中存在的问题以及改进的方法七 思考题1 如果希望实现连续可调，可采取哪些办法？举例说明。2 如何利用单片机实现可编程？八 仪器与器件1 仪器设备双