用CD4052B双4选1模拟开关实现输出电压的变化，输出电压大小可由下式求得：
R2//R*Vo?(1?)VREF
R1* （6-1-1）
式中，VREF=1.25V，R为R3~R6中任意一个。假定输入VI=20V，则量程定为5V、9V、12V和15V时分别可利用上式求出R3=910Ω，R4=3kΩ，R5=6.8kΩ和R6=22kΩ。这里取R2=3kΩ是为了保证开关切换不正常时稳压器输出电压不致过高。它与输入信号大小有关。因VI=20V，故最高输出Vomax=VI-3V=17V。C1是为了防止负载产生的波动，C2是为了防止开关切换时产生的波动。D1和D2为保护二极管，防止输入失压时稳压器不致损坏，可统一选用IN4002。 CD4052B的电源电压可单独供电。在+5V供电若工作性能不佳，可适当提高电压。控制端A、B的控制信号电路可参照课题三。预置信号端由四个按钮构成。分别实现上述5V、9V、12V、15V的档位功能。 2、调试步骤
1）分块完成电路各部分功能，最后连试。
2）指标测试，部分参数可能须多次调试才能完成。 3、注意及提示
1、稳压器性能指标以选择器件为准。故三端稳压器本身性能指标应优于设计要求。 2、模拟开关的使用一定要了解相关器件结构及使用方法及要求。 4、主要仪器与器件
1、仪器
双踪示波器、数字万用表等。 2、器件
CW317 1只
CD4052B（CD4052B为一个双4选1模拟开关）1只 74LS00（四2输入与非门） 2只 IN4002 2只 微动按钮 4只
桥堆1A50V
1只 1只 1只
若干
变压器18V25W7805L或7809L 电容、电阻、导线
5、主要参考书（同上）
（四）设计报告要求（详见另附件）
同上 （五）设计总结
同上
课题三 可编程的可变增益放大器设计与制作
（一）设计目的
1）熟悉各类放大器的基本计算与设计，熟悉可编程放大器原理；
2）熟悉常用数字集成电路的应用，掌握用逻辑电路控制放大器增益的方法； 3）熟悉常用数电路，掌握数字电路构成可编程控制信号的相关电路，
4）熟悉模拟开关的使用。
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（二）设计要求和技术指标
基本要求：
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，负载RL=10kΩ；
2）要用LED简单指示控制信号是高电平还是低电平；
3）输入信号电压在-5V至+5V可调并自制，电路中用的-5V和+5V直流电源自制，其它供电电源也自制，答辩验收时老师处只提供220V、50Hz的交流电源。（若不自备直流电源和输入信号源将减分）
提高要求：在上面要求基础上实现电路既可循环输出又可实现增益直接给定输出（增益直接给定输出即为不强制走循环但可得不同增益）。（若实现可加分） （三）设计提示 1、原理
（A）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1~100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。
UinUoAS1Rw100KUiR110KAUoR310KR4R3S2S3R2S4R1R25.1K图5-7-1 采用电位器的可变增益放大器图5-7-2 采用电子开关的 增益可变放大器
（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D—S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。
（B）可编程放大器及其设计方法
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我们采用模拟电子开关实现增益可调，每档分别取
11、、1、5、10、50和100共七档。如图5-7-410010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。
UiAUoR1R2CTR3VCR4图5-7-3 电压控制增益可变放大器
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+12V3UiR20K+5V163XX0X1X2X3X4X5控制信号X6AB9C67X7131415121524R1200R22KR320KR4100KR5200KR61MR72MA2-12VUo{1110INHVSS8VEE图5-7-4 设计实例电路图
CD4051B应用
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。
Ui输入隔离级增益可控放大器输出隔离级输出放大器Uo增益选择控制信号编码图5-7-5 设计电路原理框图
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+5VR17620R18620R19620LDX316VDD14131211111091&23IC3 7400+5VR5 10M3XVSS8UiR2 10K2A1R1100K36R3 10KTL0845A211-12VR4 20K+12V47109A38INHVEE67R12R112M1M9ABCIC2CD4051X013X141++KR162K16210R155.1K73456>112A41314UoX215X312X41X55R14 100KRC10KX62X74R131KRw1100K-5VR10R9R8R7R6200K100K20K2K200图5-7-6 可编程放大器参考图
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LED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。 2、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。 3、提示
1）循环增益可调控制，用无锁定按钮S加单脉冲电路实现。但强制走循环，例如，想得50倍的放大倍数，可能要按几次用无锁定按钮S。
2）技术要求中提高要求部分，考虑计数器的直接置数的方法和清零方法同时用，可应用三个拨动开关置74LS161置数端切换高低电平（1或0），且改用清0端连成7进制计数器，置数端作直接置数用。注意：74LS161为同步置数异步清零，连成7进制计数器要连接正确。 4、主要仪器与器件
1）仪器设备
双踪示波器（一台）；多路稳压源（一台）（输出正负5V直流电） 2）器件
CD4501 （CD4051B为一个8选1模拟开关） 1只 TL084（四运放，即一只运放芯片中有四个运放） 1片 74LS161（四位2进制计数器，即16进制计数器） 1只 74LS00（四2输入与非门） 1只 LED 3只 100kΩ电位器 1只 电阻、电容 若干
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电子线路课程设计任务书（给学生）
