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1、 武汉理工大学模拟电子技术基础课程设计说明书附件1：学 号： 012110931923课 程 设 计题 目自动增益直流放大器设计仿真与实现学 院信息工程学院专 业电子信息工程班 级电信1102班姓 名指导教师2013年1月日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 电信1102班 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 自动增益直流放大器设计仿真与实现 初始条件： 可选元件：集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器要求完成的主要任务: （1）设计任务根据要求，完成设计一个增益可自动变换的直流放大器电路的仿真设计、装配与
2、调试鼓励自制稳压电源。（2）设计要求 输入信号为01V时，放大3倍；为1V2V时，放大2倍；为2V3V时，放大1倍；3V以上放大0.5倍； 选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。时间安排：1、 前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。 2、 后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录1.绪论41.1自动增
3、益控制简介41.2设计目的51.3设计内容51.4设计要求52.系统总体设计52.1设计方案52.2电路流程图63.硬件设计63.1电压比较电路63.1.1电路参数63.1.2电路原理图73.2增益选择电路73.2.1电路参数73.2.2电路原理图83.3放大电路93.3.1电路参数93.3.2电路原理图93.4系统总体电路114. 仿真124.1仿真电路整体图125.所需元件146.实物测试157.总结168.参考书目171.绪论1.1自动增益控制简介 使放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。实现这种功能的电路简称AGC环。AGC环是闭环电子电路，是一个负反馈系统，它可以分成增
4、益受控放大电路和控制电压形成电路两部分。增益受控放大电路位于正向放大通路，其增益随控制电压而改变。控制电压形成电路的基本部件是AGC 检波器和低通平滑滤波器，有时也包含门电路和直流放大器等部件。放大电路的输出信号u0 经检波并经滤波器滤除低频调制分量和噪声后，产生用以控制增益受控放大器的电压uc 。当输入信号ui增大时，u0和uc亦随之增大。 uc 增大使放大电路的增益下降，从而使输出信号的变化量显著小于输入信号的变化量，达到自动增益控制的目的。放大电路增益的控制方法有：改变晶体管的直流工作状态，以改变晶体管的电流放大系数。在放大器各级间插入电控衰减器。用电控可变电阻作放大器负载等。AGC电路
5、广泛用于各种接收机、 录音机和测量仪器中，它常被用来使系统的输出电平保持在一定范围内，因 而也称自动电平控制； 用于话音放大器或收音机时，称为自动音量控制器。AGC有两种控制方式：一种是利用增加AGC电压的方式来减小增益的方式叫正向AGC，一种是利用减小AGC电压的方式来减小增益的方式叫反向AGC .正向AGC 控制能力强，所需控制功率大被控放大级工作点变动范围大，放大器两端阻抗变化也大；反向AGC所需控制功率小，控制范围也小。AGCAutomatic Gain Control的缩写。所有摄像机都有一个将来自CCD的信号放大到可以使用水准的视频放大器，其放大量即增益，等效于有较高的灵敏度，可使
6、其在微光下灵敏，然而在亮光照的环境中放大器将过载，使视频信号畸变。为此，需利用摄像机的自动增益控制（AGC）电路去探测视频信号的电平，适时地开关AGC，从而使摄像机能够在较大的光照范围内工作，此即动态范围，即在低照度时自动增加摄像机的灵敏度，从而提高图像信号的强度来获得清晰的图像。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但此时的噪点也会比较明显。这是由于信号和噪声被同时放大的缘故。 1.2设计目的 加深对模拟电路、数字逻辑电路、通信电子线路等相关课程理论知识的理解与工程实际运用，掌握电子系统设计的基本方法和一般规则，培养学生的创新思维能力和综合应用能力，要求学生完成一个电子系统设
7、计的全过程：选题-方案论证-电路设计-电路实现-安装调试-系统测试-总结报告。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ptoteus软件进行仿真；4.电路的安装、调试与测试；5.写出设计总结报告。1.4设计要求 输入信号为01V时，放大3倍；为1V2V时，放大2倍；为2V3V时，放大1倍；3V以上放大0.5倍 ；自制直流稳压电源。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
8、开关的逻辑功能对反馈电阻的选择进而得到不同的反馈电阻。放大电路：由一般运算放大器构成的负反馈放大电路。2.2电路流程图 图2-23.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VEE(-12V)，反之则为VCC(+12V)。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、2V、3V。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。3.1.2电路原理图 电压比较电路 图3-1-23.2增益选择电路3.2.1电路
9、参数这里用来选择电路的是模拟开关CD4051。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4.515V的数字信号可控制峰值至15V的模拟信号。例如，若VDD+5V，VSS0，VEE-13.5V，则05V的数字信号可控制-13.54.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围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。3.2.2电路原理图 增益选择电路 图3-2-2本实验模拟开关的工
10、作情况：输入信号 A B C 导通的端口 放大效果01V 0 0 0 13（X0） 放大3倍12V 1 0 0 14（X1） 放大2倍23V 1 1 0 12（X3） 放大1倍=3V 1 1 1 4（X7） 放大0.5倍 本实验模拟开关的工作表 表3-2-23.3放大电路3.3.1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=-Rf/R1*Vi。R4=5K欧，Rf用的是20K欧的电位器（为了不使其输出电压为负值，又加了一个放大倍数为-1的放大器）3.3.2电路原理图 放大电路图 图3-3-2 放大电路图 图3-3-23.4系统总体电路 系统总体电路 图3-4 4. 仿真4
11、.1仿真电路整体图仿真电路原理图 图4-1 输入0.5V仿真 图4-2 输入1.5V仿真 图4-3 输入2.5v仿真 图4-3 输入4v仿真 图4-4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，所以仿真成功。自制直流稳压电源电路图如下： 自制直流稳压电源电路（图7）5.所需元件元件 数量+12V直流稳压电源 1电位器（1K） 3电位器（5K） 1电位器（20K） 2电位器（10K） 1LM324 4CD4051 15K电阻 3 所需元件表 表5-16.实物测试 下表为调节成功后所测量的数据： 输入信号 放大倍数 理论输出信号 实际输出信号 误差 0.56V 3 1.68V 0.74V 3 2.22V 0.88V 3 2.64V 1.15V 2 2.30V 1.44V 2 2.88V 1.68V 2 3.36V 2.04V 1 2.04V 2.29V 1 2.29V 2.70V 1 2.70V 3.07V 0.5 1.535V 3.54V 0.5 1.77V 3.98V 0.5 1.99V 实物测试数据表（表3）7.总结方案设计中的不足以及设计中遇到的问题：1、仿真观察可知：直流时U3：A输出显示的输出电压为负值，即运算放大器和电阻组成的
