《数字电子技术》实验报告
中频自动增益数字
电路研究
姓名：
班级：
指导老师： 佟毅 时间：2014年11月5日
目录
一 设计任务要求 ........................................................................................................................... 1 二 设计方案及论证 ....................................................................................................................... 1
1 任务分析 ............................................................................................................................. 1 2 方案比较 ............................................................................................................................. 2 3 系统结构设计 ..................................................................................................................... 3 4 具体电路设计 ..................................................................................................................... 5 三 制作及调试过程 ..................................................................................................................... 13
1 制作过程 ........................................................................................................................... 14 2 遇到的问题和解决方法 ................................................................................................... 14 1 仿真过程 ........................................................................................................................... 15 2 调试过程 ........................................................................................................................... 17 3 实验过程 ........................................................................................................................... 19 4 遇到的问题和解决方法 ................................................................................................... 19 四 实验研究与思考 ..................................................................................................................... 20 五 总结 ......................................................................................................................................... 22
1 本人所做工作 ................................................................................................................. 22 2 心得体会 ......................................................................................................................... 22 3 对本课程的建议 ............................................................................................................. 23 六 参考文献 ................................................................................................................................. 24
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一 设计任务要求
【基础部分】
用加法器实现2位乘法电路。 【发挥部分】
设计一个电路，输入信号50mV到5V峰峰值，1KHZ～10KHZ的正弦波信号，输出信号为3到4V的同频率，不失真的正弦波信号。精度为8位，负载500Ω。
二 设计方案及论证
1 任务分析
【基础部分】
2位乘法电路是典型的组合电路，通过用乘法展开式分析，使用与门实现两个信号的相与，再通过加法器实现加和来实现2位乘法电路。最后通过输入高低电平，在数码管上观察乘积结果进行验证。 【发挥部分】
ADC0809采集放大后直流信号，进行数字编码。输入直流信号越大，输出数字量越大。ADC0809输出数字量接在DAC0832的低8位数据输入端。集成DAC0832与运算放大器接成反相比例放大器。输入电压信号ui接至RFB，内部的反馈电阻R成为放大器的输入电阻。输出电压信号uO接至UREF，数字量控制的倒T电阻网络为反相比例放大器的反馈电阻。倒T电阻网络的等效电阻值受输入数字量的控制。即输入电阻不变，电阻网路的等效电阻变化，其反相比例放大器的增益也随之变化。
设计理念是自动增益，也就是说当大信号的时候电路的增益是小的，小信号的时候电路的增益是大的。如果我们先把信号ui进过A/D转换，得到的信号的数字量代入3.1中的除法电路的D中恰好符合大信号小增益，小信号大增益的特点。
Ui 作为参考电压，而整个R?2R 网络作为反馈网络。所以
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I??IREF?D2ii=07i?8?U07ii?D2 8?R?2i?0(式0-1)
而
I?Ui Rf(式0-2)
所以
Ui?U07ii?D28?RfR?2i?0
?R?28U0?RfUi?D2ii?07iUi ?P?D(式0-3)
?R?28??28，(R?RREF?10K?)是除式的系数。 其中P?RfD是由ADC0809将模拟输入Ui转换成的数字量。
所以增益
D?D0?20?D1?21?D3?23?……?D7?27
(式0-4)
U0?28 G??0137UiD0?2?D1?2?D3?2?……?D7?2(式0-5)
也即模拟输入大时，通过ADC0809转换成的数字量D就大，增益G就小；模拟输入小时，通过ADC0809转换成的数字量D就小，增益G就大。从而验证了自动增益功能的正确性。
2 方案比较
【发挥部分】 （1） 方案一
输出的频率1k~10k正弦模拟信号转换成数字信号：比较器与计数器（74LS161）一起对输入锁存器的信号进行控制，其中，运用八个与门构成峰值异步清零模块，对ADC传输的
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信号进行周期性清零。当满足次态大于现态或完成一个周期时，一级锁存LE引脚输入高电平，允许数据通过，而此时二级锁存LE引脚输入低电平，处于保持状态。最后进行DAC转换，结合运放lm324构成除法电路，实现将IOUT1端口输出以电流为模值（其值随DAC寄存器的内容线性变化，也即是随着数据输入而变化 ）的正弦量转换为电压为模值的正弦量，并作为参考电压UREF送回DAC输入端8号引脚，在反馈电阻RFB输出端加上交流输入信号
Ui，IOUT2接地并接到运算放大器的同相输入端，IOUT1接到运算放大器的反相输入端，则
把R-2R网络型D/A转换器构成了运算放大器的反馈元件，用R-2R型电阻网络和运算放大器实现了模拟信号被数字D相除的除法器。经过运放输出uo?Kui/D，并在DAC和第一级运放间和电压跟随器的反馈端加了适当的反馈电阻对电压放大倍数进行调节并且对带负载能力进行提高。 （2） 方案二
利用检波电路，从调幅波中取出低频信号。检波过程也是一个频率变换过程，也要使用非线性元器件。常用的有二极管和三极管。另外为了取出低频有用信号，还必须使用滤波器滤除高频分量，所以检波电路通常包含非线性元器件和滤波器两部分，再进行DAC转换，结合运放lm324构成除法电路，实现将IOUT1端口输出以电流为模值（其值随DAC寄存器的内容线性变化，也即是随着数据输入而变化 ）的正弦量转换为电压为模值的正弦量，并作为参考电压UREF送回DAC输入端8号引脚，在反馈电阻RFB输出端加上交流输入信号Ui，
IOUT2接地并接到运算放大器的同相输入端，IOUT1接到运算放大器的反相输入端，则把R-2R
网络型D/A转换器构成了运算放大器的反馈元件，用R-2R型电阻网络和运算放大器实现了模拟信号被数字D相除的除法器。经过运放输出uo?Kui/D，并在DAC和第一级运放间和电压跟随器的反馈端加了适当的反馈电阻对电压放大倍数进行调节并且对带负载能力进行提高。 （3） 比较
检波电路作为模拟电路更复杂，可靠性不高。数字电路稳定性高。
3 系统结构设计
【基础部分】
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