基于模数转换和模拟开关的可变直流放大器设计

可变直流放大器 本设计的核心是实现一个可变直流放大器，主要由三大模块组成：模数转换模块、模拟开关模块和正相比例放大模块。下面详细解释每个模块的设计和工作原理。 **模数转换模块** 模数转换模块的主要功能是将模拟电路中的不同档位的电压转换成数值电路中的高低电平。为了实现这个功能，需要使用电压比较器。采用窗口比较器，可以将输入电压U1从小变大或从大变小过程中使输出电压U0产生两次跃变。 **模拟开关模块** 模拟开关模块的主要功能是实现对放大电路中接地电阻的自动选取。为了实现这个功能，需要使用数据选择芯片。市场上常见的芯片有很多，本模块采用74HC4051芯片。该芯片接口操作简单，易于上手，并且完全满足本模块的设计要求。 **电压放大模块** 电压放大模块的主要功能是实现信号的放大。为了实现这个功能，需要使用运算放大器。本模块采用LM324四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，故本模块采用LM324四运放集成电路。 **单元电路设计与参数计算** 利用LM324放大器构成的窗口比较器，将模电信号转化为数字电路中的高低电平。设定门限电压为500mV和50mV，当输入不同的电压就将信号转化为高低电平。当输入为大于500mV时，B端输出为高电平，A端输出为低电平。电压Ui介于于500mV与50mV之间时，B端输出为低电平，A端输出为低电平。当输入电压Ui小于50mV时，B端输出为低电平，A端输出为高电平。在利用74HC4051八选一数据选择器，选择不同的电阻值实现不同的放大。 **总结** 通过上述设计，我们可以实现一个可变直流放大器，可以根据输入信号的大小自动改变放大倍数。该设计具有很高的实用价值，可以应用于各种电子系统中。