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2课题二十二 可编程放大电路的安装与调试

课题二十二可编程放大电路的安装与调试

1、实训目的

⑴了解和熟悉集成模拟开关CC4066的功能及使用方法。

⑵了解可编程放大器的基本结构和形式。

⑶了解和熟悉译码器74LS138或74LS148的使用方法,理解使能端,片选端和地址输入端的作用及使用方法。

2、实训设备及器件

⑴实训设备:直流稳压电源1台,双踪示波器1台,函数信号发生器1台,万用表1只,面包板1块。

⑵实训器件:集成模拟开关CC4066、六施密特反相器CC40106、双D触发器CC4013、3线-8线译码器74LS138、LM324、电阻、电容。

3、实训电路及说明

在多路数据采集系统中,各检测回路可能采用不同类型的传感器,由于它们的灵敏度不等,则提供给放大器输入端的信号幅度范围不同(从微伏到伏)。为了保证送到A/D转换器的信号大致在同一范围内,需要对各通道信号进行不同增益的放大,即采用可编程放大器,通过程序调节各通道放大倍数,使A/D转换器满量程信号达到均一化,从而大大提高测量精度。可编程放大器的结构原理如图2-22-1。

2课题二十二  可编程放大电路的安装与调试

图2-22-1 可编程放大器结构

图2-22-1中,可编程电阻网络可用译码器和集成模拟开关控制。在用计算机进行编程控制时,译码器的地址输入和使能端由计算机控制;在进行巡回检测时,可用二进制计数器的输出作译码器的地址输入。图2-22-2(a)、(b)为用四双向模拟开关CC4066、集成运放LM324以及电阻连接的可编程交、直流放大器,模拟开关的控制端(图中未画出)可连接2-4线或3-8线译码器的输出端。

2课题二十二  可编程放大电路的安装与调试

2课题二十二  可编程放大电路的安装与调试

(a)交流放大器 (b)直流放大器

图2-22-2 由模拟开关组成的交直流放大器

一个实用的可编程交流放大器原理图如图2-22-3所示。图中,由CC40106施密特反相器中的一个单元与电阻R1、电容C1构成一个多谐振荡器,产生频率低于1Hz的方波,作CC4013双D触发器构成的2位二进制异步计数器的时钟脉冲。该计数器的输出作为74LS138译码器的低2位地址,译码后使0Y~3Y四个输出端循环输出低电平,如图2-22-3所示,经反相器后变成相应高电平,依次循环控制CC4066集成模拟开关S1~S4的通断,使集成运算放大器A组成一个可编程放大器,其电压放大倍数分别为1、2、3、4。本课题中采用交流放大形式,若进行直流放大,则应采用同相输入端,如图2-22-2(b)。

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图2-22-3 一个实用的可编程交流放大器电路原理图

CC40106、CC4013、CC4066、74LS138和LM324的管脚排列及引出端功能参见附录三之二和三。电路中所有芯片都采用+5V电源。

4、实训内容及步骤

依照电路原理图,按以下步骤组装调试电路:

⑴组装多谐振荡器,用示波器观察输出的方波。

⑵组装异步二进制计数器,用示波器检测两个通道的输出。

⑶组装译码器电路并将四个输出端与反相器连接。

⑷组装由模拟开关与运算放大器构成的可变增益放大器,输入一个频率为2KHz、有效值为20mV的正弦信号,用导线分别短接各开关,用示波器观察输出波形和幅度是否正确。

⑸把反相后的译码输出接至相应的模拟开关控制端,调节示波器扫描频率和同步旋钮,在屏幕上分别调出如图2-22-4(a)和(b)的波形。

(a)(b)

图2-22-4 可编程交流放大器输出波形

5、实训报告

⑴记录实验结果,整理实验数据及所测波形。

⑵完成预习思考题。

6、预习思考题

⑴如果实验电路中LM324采用如图2-22-2(b)所示的直流放大器形式,并输入一个

0.5V直流电压,请画出输出波形。

⑵本课题中,除采用施密特反相器作多谐振荡器外,能不能用LM324之一产生方波?比较采用这两种多谐振荡电路的合理性。

⑶若使用74LS139作译码器,电路应怎样连接?若使用74LS138的4Y~7Y作模拟开关控制,电路应怎样连接?