2、当输入电压为交流电压时，通过交流整合电路和滤波电路得到交流电路的峰峰值，通
过得到的电压选择放大增益，其增益的具体选择与直流电压时相同。
（2）性能指标：
在各个增益的需要范围内能够得到相应的增益输出，在增益跳变时要在0.5V和5V
不能有过大误差。
二、电路设计（预习要求）
（1）电路设计思想（请将基本要求、提高要求、创新要求分别表述）：
基本要求：
电路的放大增益部分通过两个反向运算放大器实现，通过设计运算放大器的电阻比来得到相关增益，而该实验中，将电源电压的15V经过分压得到0.5V以及5V电压，用比较器将输入的直流电压与0.5V和5V进行比较，通过比较器的输出电平来控制模拟开关的选择通路，进而控制运算放大器的输出增益。
提高要求：
提高要求中因为输入电压为交流电压，因此需要将交流电压变换为直流电压是本实验的主要问题，因此可以设计紧密整流电路以及滤波电路来精确提取交流信号的峰峰值并且与比较电压进行比较，后续部分与直流时相同。
（2）电路结构框图（请将基本要求、提高要求、创新要求分别画出）：
直流部分：
输出信号
运放电路
输入信号：
模拟开关
比较器
交流部分：
输出信号
运放电路
交流信号：
模拟开关
比较器
精密整流滤波电路
（3）电路原理图（各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明）：
一：
基础部分：
（1）分压电路：
工作原理：
直流电路中的分压电路，将15V的电压通过设计电阻分压来得到0.5V以及5V。
参数计算：
由于输入电压为15V，需要得到的电压分别为0.5V和5V，因此，只需将15V分为2:
1，得到5V后将5V分为9:
1，即可分别得到0.5V和5V，这里我选择的电阻为100kΩ、45kΩ、和5kΩ。
同时，加上100nF的电容可以使得到的输出电压比较稳定。
元器件选择说明：
100kΩ、45kΩ、和5kΩ可以得到5V和0.5V电压，100nF可以使输出稳定。
（2）比较电路：
工作原理：
使用LM311作为比较器，LM311可以将在正向端输入的电压信号与比较信号进行比较，若输入信号大于比较信号，则比较输出高电平，反之，则输出低电平。
在使用过程中，需要注意LM311需要加上拉电阻，可以使得到结果更精确。
参数选择：
2kΩ的上拉电阻
元器件说明：
LM311以及2kΩ电阻
（3）放大电路以及模拟开关：
工作原理：
通过两个UA741运算放大器可以实现电压的正向放大，通过模拟开关选择运算放大器的负反馈通路来控制增益的数值。
参数选择：
由于运算放大器的虚短、虚断的要求，因此输入电路的电阻为100kΩ，负反馈电阻分别为10kΩ、100kΩ、1MΩ，由此来实现3种增益的选择。
元器件说明：
输入电阻100kΩ、负反馈电阻10kΩ、100kΩ、1MΩ，UA741、4052模拟开关
二：
提高部分：
（1）精密整流滤波电路：
工作原理：
将输入的正弦信号通过二极管以及相关电阻进行整流，再用电容滤波得到准确的峰峰值。
参数选择：
对交流信号进行整流时，通过傅里叶变换可得在第二个UA741处的电阻值为100*
=314kΩ。
而正弦分量的滤去通过电容实现。
元器件说明：
100kΩ，2个IN4148,314kΩ，100nF的电容
（4）列出系统需要的元器件清单（请设计表格列出，提高要求、创新要求多用到的器件请注明）
注：
元件（提高）中的元件清单为出去基础外里外还需要的元件清单
元件（基础）
uA741
LM311
100KΩ电阻
1MΩ
电阻
10KΩ
电阻
100nF
电容
4052
数量
2
2
8
1
1
1
1
45KΩ
电阻
5KΩ
电阻
2KΩ
电阻
1
1
2
元件（提高）
uA741
100KΩ
电阻
100nF
电容
51KΩ
电阻
314KΩ
电阻
IN4148
数量
2
3
1
1
1
2
（5）电路的仿真结果（请将基本要求、提高要求、创新要求中的仿真结果分别列出）：
（1）基础部分：
增益为0.1
增益为1
增益为10
（2）提高部分：
增益为10时：
输出
输入
增益为1：
输入输出重合
增益为0.1：
输出
输入
三、硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析
（1）硬件实物图（照片形式）：
（2）制定实验测量方案：
基础部分：
利用电位器进行分压，来得到不同的输入电压并且用万用表进行测量，同时，用万用表测量输出电压，通过输出电压和输入电压的比值来确定增益的值。
提高部分：
用示波器同时观察输入信号和输出信号，通过示波器屏幕示数来得到该电路的增益。
（3）使用的主要仪器和仪表：
1）函数发生器
2）示波器
3）数组万用表
4）直流电压源
（4）调试电路的方法和技巧：
分模块调试法：
在测量前利用所学的知识分析该模块会得到的内容，在进行实际测量后将得到的内容与预先估计的内容进行比较，如果不同，就对该模块进行一步步的查错分析。
当所有模块的输出值与预想值相同时，进行整体的测量，如果输出不正确，那么只需对模块间的连线进行检查，直至测量结果与预想值相同。
调试技巧：
可以用静态调试的方法即只加固定的电平信号来进行直流测量可用万用表测出电路中各点的电位，结合电路原理分析，得到正确的答案。
在进行相关修改时，要记得将电源断开，防止由于电路的变化导致短路等事情的发生。
（5）测试的数据和波形并与设计结果比较分析：
1）基础部分：
增益为10时：
输入电压
输出电压
0.108
1.112
0.489
5.032
增益为1时：
输入电压
输出电压
0.523
0.526
4.878
5.012
增益为0.1时：
输入电压
输出电压
5.05
0.507
9.871
1.002
误差分析：
通过以上数据可知，在0.5V以及5V的临界处都存在一定的误差，但误差较小，在允许范围内。
2）提高部分：
增益为10：
输入为Vpp=0.128V，输出为Vpp=1.6V
输出波形
输入波形
输入为Vpp=0.48V，输出为Vpp=4.2V
输出波形
输入波形
增益为1：
输入为0.608V，输出为0.6V
输出波形
输入波形
输入电压为Vpp=5.2V，输出电压为Vpp=5.12V
输出波形
输入波形
增益为0.1：
输入电压为Vpp=5.44V，输出电压为Vpp=544mV
输出波形
输入波形
输入电压为Vpp=10.6V，输出电压为Vpp=1.36V
输出波形
输入波形
从以上波形可以得到，当输入为交流信号时，基本实现了自动切换增益。
（6）调试中出现的故障、原因及排除方法：
在调试中，电路搭好后发现无法得到电压的自动增益转换，由于是直流电压源，于是，用万用表进行排查，后发现第二个反向的运算放大器居然不满足虚短、虚断的原则，后来，发现在面包板的一排没有给予负电压，导致了运算放大器没有正常工作，也就导致了自动增益的无法实现。
再次实验时，10与1时都可以实现了，但是，0.1却无法实现，或者说，增益不是0.1，而是0.01，于是，我检查增益为0.1的一条支路，发现应该使用10kΩ的电阻，我使用的是1kΩ的电阻。
换为10kΩ的电阻后，实现了0.1的增益。
四、总结
（1）阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法：
设计中主要的问题是如何实现比较与整流。
方法：
通过查阅电子线路书发现LM311可以实现电压的比较，并且输出高电平，于是通过使用LM311和4052实现了增益的自动切换。
整流是通过查阅网络，实现了交流信号转换为直流信号。
（2）总结设计电路和方案的优缺点：
优点：
电路相对来说，要实现的功能明晰，是的设计时想法比较明确，模块化较强。
而提高又是在基础电路上加上整流滤波电路，比较方便。
缺点：
该实验不是单一模块，而是由多模块组成的，在检查时，需要对每一个模块进行检查，同时，由于面包板的使用时各模块放置位置不合理，导致电路显得很乱，给查错带来了巨大的工作量。
（3）指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望：
本次试验将模电与数字电路结合起来，通过数字信号来控制模拟电路的工作，实现了自动化的功能。
很好的完成了学科间的交叉融合，同时，也很好的给了我们一个意识：
在模电试验中，数字电路的工作也是十分重要的环节，通过数字电路与模拟电路的结合可以完成很多难以实现的功能，这也是每一个大型电子元件都需要的。
（4）实验的收获和体会：
第一次搭电路板时一定要做到足够的认真，尽量减少搭电路的问题，电路的检查工作比搭电路的工作更为繁琐，也更困难。
同时，在调试电路时，确实需要耐心。
比如说：
本次实验室基础部分，需要用万用表对每一个元件引脚进行电压值的测量，对每一根线进行仔细的检查，这个工作量是巨大而又枯燥的，需要我们给予自己足够的耐心与细心，每模电实验都不会是轻松的，但，经过努力，是可以完成的。
五、参考文献
【1】刘京南电子线路基础
【2】XX百科
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