数电实验报告

国家电工电子实验教学中心数字电子技术基础

实验报告

实验题目：中频自动增益控制数字电路的研究

学院：电子信息工程学院

班级：

学生姓名：

学号：

任课教师：骆丽

同组成员：

2015年11月17日

目录

1 设计任务要求 (1)

2 设计方案及论证 (1)

2.1 任务分析 (1)

2.2 方案比较 (3)

2.3 系统结构设计 (5)

2.4 具体电路设计 (8)

3 制作及调试过程 (16)

3.1.1 制作及调试过程 (16)

3.1.2 遇到的问题和解决方法 (17)

3.2.1 仿真过程 (17)

3.2.2 制作及调试过程 (19)

3.2.3 实验结果 (20)

3.2.4 遇到的问题和解决方法 (20)

4 实验研究与思考 (21)

5 总结 (23)

5.1 本人所做工作 (23)

5.2 收获体会 (23)

5.3 对本课程的建议 (23)

6 参考文献 (23)

1 设计任务要求

【实验目的】

1.掌握中频自动增益数字电路设计可以提高学生系统地构思问题和解决问题的能力。

2.通过自动增益数字电路实验可以系统地归纳用加法器、A/D和D/A转换电路设计加法、减法、乘法、除法和数字控制模块电路技术。

3.培养学生通过现象分析电路结构特点，进而改善电路的能力。

【基础实验】

（1）用加法器实现2位乘法电路

（2）用4位加法器实现可控累加（加/减，-9到9，步长为3）电路。最大数字和为两位10进制数18。(要求二进制转化为十进制电路设计不能用模块74185)

【发挥部分】

（1）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。

（2）发挥部分中，若输出成为直流，电路如何更改。

2 设计方案及论证

2.1 任务分析

【基础部分】

用加法器实现2位乘法电路

2位乘法电路是典型的组合电路。设两位二进制分别为A1，A0和B1，B0，输出为S3，S2，S1，S0。根据乘法展开式，如图2-1，要实现2位乘法电路，可以使用与门将两个信号相与来实现乘运算，再通过加法器实现加和运算。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。

图2-1 2位乘法展开式

【发挥部分】

（1）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。

（2）发挥部分中，若输出成为直流，电路如何更改。

中频自动增益数字电路：自动增益数字控制电路是一种在输入信号变化很大的情况下，输出信号保持恒定或在较小的范围内波动的电路。在通信设备中，特别是在通信接收设备中起着重要的作用。它能够保证接收机在接收弱信号时增益高，在接收强信号时增益低，使输出保持适当的低电平，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号过大而使接收机发生堵塞或饱和。

输入信号可由信号发生器输入模拟信号，通过转换后，输出信号可以用示波器显示出来，并测量参数。ADC0809采集放大直流信号后，可以进行数字编码。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，也就是说大信号小增益、小信号大增益。

i

U 作为参考电压，整个2R R 网络作为反馈网络。

增益：

8

00137

013722222

i U G U D D D D -==⋅+⋅+⋅++⋅……

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，及实现了自动增益。

2.2 方案比较

【基础部分】

基础实验比较简单，在老师的提示下，采用的方案是利用与门和74283加法器。根据二进制数的乘法公式，设两位二进制分别为A1、A0和B1、B0，输出从高位到低位依次为S3、S2、S1、S0，其中S0=A0*B0，S1=A0*B1+A1*B0，S2=A1*B1+S1可能产生的进位，S3=S2可能产生的进位。其中两数相与可以用74LS08（两输入四与门）实现，而加法可以用74LS283（四位二进制超前进位全加器）实现。

优点：①只需要两个芯片，便于连接，节省成本，电路简单，易于理解

②S3不需要再次连接电路，只需要进行空置，等待S2的进位，减少了问题产生的可能因素。 ③无需使用CO 和CI 。

【发挥部分】 （1） 方案一

输出的频率1kHz~10kHz 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构成除法电路和放大电路，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REF U 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i U ，2OUT I 接地并接到运算放大器的同相输入端，1OUT I 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