2、参考电压通过一个分压电路将15V分出所需的5V和0.5V，首先调节滑动变阻器得到5V电压，接着通过一个9V和1V的电阻便可以得到0.5V电压。注：由于multisim中无4052故仿真时采用的是4066，这样就必须通过一些与非门来实现Rf的选择。
增益电路：
说明如下：
由于模拟开关4066的工作原理与4052不同，故正如前所述必须将比较器所得结果通过一些与非门才能实现Rf的选择。至于电阻参数的选择，在电路设计部分已经提及：由于输入阻抗不得小于100kΩ，且由虚短虚断的概念容易得运放的输入阻抗即为R1，故选择R1=100kΩ，Rf为1MΩ、100kΩ、10kΩ。同时由于采用的反相比例放大，故对于输出结果必须同过一个反相器才能得到真正结果。
精密整流及滤波电路：
Uo1
一、当无电容C3，且R4为20kΩ时：
1、若Ui为正时，则D3断路，D1导通，Uo1=-Ui，时，U0=-2Uo1+（-Ui）=Ui。故Ui>0,Uo=Ui。
2、若Ui为负，则D3导通，Uo1=0，则此时Uo=-Ui。 故实现了精密整流。
二、当接上电容后，可实现滤波，但是由傅里叶级数展开可知，滤出的直流分量
为峰值的2/π,故为了得到峰峰值（即两倍的峰值），需提高R4的大小，故R4=20*π=62.8kΩ（通过调节实验箱的滑动变阻器得到）。 增益显示：
由于增益显示部分无法用multism仿真，尽在此处以文字作简要说明：
Led显示：由于实际电路采用4052，而4052中有两个四选一开关，故可采用与选择Rf一样的方法选择不同颜色的led灯亮，区别仅在于一端采用输入5V电压，另外三端接led灯。
数码管显示（FPGA译码电路VHDL程序如下）： library ieee;
use ieee.std_logic_11.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_signed.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity decode is
port (data_in:in std_logic_vector(2 downto 0); output:out std_logic_vector(1 downto 0)); end decode;
architecture a of decode is begin
process (data_in) begin
if data_in=\"001\" then output<=\"11\";
elsif data_in=\"010\" then output<=\"10\";
elsif data_in=\"100\" then output<=\"01\"; else output<=\"00\"; end if; end process;
end architecture a;
6、 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）：
元件 数量 元件 数量 电阻100K 10 模拟开关4052 1 检波二极管1N4148电阻10K 10 2 （提高） 电阻1M 1 比较器LM311 2 电阻2K 2 集成运放LM324 1 1uF电容（提高） 1 导线 若干
7、 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）： 基本要求：
A、当输入为0.1V时：
从仿真波形看出，当输入为0.1V时，输出为0.96V，增益≈10，基本达到要求
B、当输入为0.5V时：
从波形可知，当输入为0.5V时输出为4.965V，增益≈10，达到要求
C、当输入为0.51V时：
从波形可知，当输入为0.51V时，输出为0.507V，增益≈1，达到要求，通过B和C可知，在跳变点0.5V的地方输出误差较小。
D、当输入为4.9V时：
从波形可知，当输入为4.9V时，输出为4.912V，增益≈1，达到要求
E、当输入为5.1V时：
从波形可知，当输入为5.1V时，输出为0.52V，增益≈0.1，达到要求，且通过观察D和E可知在跳变点5V的地方，误差也较小。
F、当输入为10V时：
从波形可知，当输入为10V时，输出为1.03V，增益≈0.1，达到要求
综合分析：
当输入为直流电压时，通过仿真可知，该电路能够根据其电压大小，选择放大的倍数实现输出，即当Ui为0.1~0.5V时，增益为10倍；当Ui为0.5~5V时，增益为1倍；当Ui为5~10V时，增益为0.1倍。输出范围为0.5~5V。
提高要求：
A、当输入信号峰值为5V（峰峰值为10V）时： 精密整流加滤波结果：
从波形可知，当输入峰峰值为10V时，精密整流加滤波后的直流信号为9.8V， 与
输入峰峰值基本接近。
输出波形：
从波形可知，当输入峰值为5V（峰峰值为V）时，输出峰值为0.51V，增益≈0.1，达到要求
B、当输入信号峰值为2.6V(峰峰值为5.2V)时： 精密整流加滤波后波形：
从波形可知，当输入峰峰值为5.2V时，精密整流加滤波后的直流信号为5.1V， 与输入峰峰值基本接近。
此时输出波形：
从波形可知，当输入峰值为2.6V（峰峰值为5.2V）时，输出峰值为2.5V，增益≈0.1，达到要求。
C、当输入信号峰值为2.4V(峰峰值为4.8V)时：
精密整流加滤波：
从波形可知，当输入峰峰值为4.8V时，精密整流加滤波后的直流信号为4.7V， 与输入峰峰值基本接近。
此时输出波形：
从波形可知，当输入峰值为2.4V（峰峰值为4.8V）时，输出峰值为2.38V，增益≈1，达到要求。
通过观察B和C可知在跳变峰峰值为5V附近，仿真基本符合要求。
D、当输入信号峰值为0.3V(峰峰值为0.6V)时： 精密整流加滤波后波形：
从波形可知，当输入峰峰值为0.6V时，精密整流加滤波后的直流信号为0.57V， 与输入峰峰值基本接近。
此时输出波形：
从波形可知，当输入峰值为0.3V（峰峰值为0.6V）时，输出峰值为0.3V，增益≈1，达到要求。
E、当输入信号峰值为0.2V(峰峰值为0.4V)时： 此时输出波形：
从波形可知，当输入峰值为0.2V（峰峰值为0.4V）时，输出峰值为1.9V，增益≈10，达到要求。
通过观察D和E可知在跳变峰峰值为0.5V附近，仿真基本符合要求。 F、当输入信号峰值为0.05V（峰峰值为0.1V）时： 此时输出波形：
从波形可知，当输入峰值为0.05V（峰峰值为0.1V）时，输出峰值为0.45V，增益≈10，达到要求。
综上：该电路对于交流信号，也基本达到了实验要求。
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）：
模拟开关
增益电路和
比较器
精密整流及滤波
(2) 制定实验测量方案：
将输入信号、输出信号分别接入示波器CH1、CH2通道。
直流信号通过实验箱上滑动变阻器分压获得，通过调节滑动变阻器输入0.1V~10V信号；主要观察0.1V，0.5V（跳变点）附近，5V（跳变点）附近以及10V的输入输出电压情况。
交流信号来自函数信号发生器，设定频率为10KHz,幅宽通过旋动旋钮调节，获得0.1Vpp~10Vpp的正弦波。主要观察主要观察输入信号峰峰值为0.1V，0.5V（跳变点）附近，5V（跳变点）附近以及10V的输入输出电压情况。
(3) 使用的主要仪器和仪表： 数字万用表、数字示波器。 (4) 调试电路的方法和技巧：
分模块调试：
1、 对于模拟开关，将地址端直接接高低电平选通指定的开关； 2、 将信号输入比较器，看逻辑是否正确；
3、 再看增益放大电路，手动选择不同的，看是否有相应的增益；
4、 再单独调试整流滤波电路，因为电阻并不是十分精确，因此需要通过电位器调
节增益，使得滤出来的直流信号与峰峰值十分接近。
(5) 测试的数据和波形并与设计结果比较分析：
由于此次实验基础与提高两部分是分别验收的,基础部分忘记拍下波形，仅拍了部分提高部分的波形，望老师见谅： A：
当输入为4.08Vpp时，输出为4.40V，增益为1.08，基本达到要求 B：
当输入峰峰值为0.32V时，输出为3.0V，增益为9.4，略小于于10 C：
当输入峰峰值为6V时，输出为0.72V，增益为0.12，偏大。
显示情况：
当增益为0.1时，黄灯亮，数码管显示数字1。
其余情况：当增益为1时，绿灯亮，数码管显示数字2；
当增益为10时，红灯亮，数码管显示数字3。图片忘记拍了。
(6) 调试中出现的故障、原因及排除方法：
1) 比较器LM311以及模拟开关4052的问题：
初次接电路时，LM311集电极开路接上拉电压5V，可是不论怎么调节输入信号，增益始终为10，似乎模拟开关没有呈现应有作用，后查询数据手册得知，比较器比较得到的结果，作为地址段输入模拟开关时，高低电平与开关VCC大小有关，由于开关电源接了+/-15V，故比较所得结果5V在开关看来也是低电平，解决方法：一、将上拉电压改为15V；二、将模拟开关电源接 +/-5V。由于+/-5V需通过分压产生，故为了方便，选择方法一：将上拉电压改为15V。
2) 实验改进：由于比较器LM311需接上拉电阻和电压，使用起来不太方便，其实
可以直接使用ua741（运放）作比较器更为方便 3) 运放lm324与ua741的性能对比：
在做提高部分时，一开始方向比例放大选择的运放为lm324，可是当输入信号较小时，放大倍数仅为8点几倍，误差较大，而检查电路其余各部分，如精密整流加滤波，发现输出结果均正确，可是放大倍数却仅为8点几倍，如果考虑到模拟开关的导通电阻，则放大倍数应大于10，故应该是lm324自身的问题。经上网查询后，发现这是lm324的固有问题，后改用ua741效果明显得到改善。
四、总结
(1) 阐述设计中遇到的问题、原因分析及解决方法：
基础部分较简单，设计较容易，下面主要阐述提高部分所遇到的问题：
1、 如何提取交流信号的峰峰值：
老师提供的方案有峰值检波电路和精密整流加滤波，方案一较为简单，但误差较大，很快便排除，可是精密整流电路较复杂，自己无法设计，后来是在参考网上资料后才得知的。 2、 增益显示
对增益显示在设计中考虑很多方法：
a、 通过与非门，可是由于比较器上拉电压改为15V，若要使用与非门，则需稳
压二极管，显然该方法较为繁琐，直接排除。
b、 由于4052中有两个四选一开关，故可以利用另一个四选一开关，只需在一
端接5V，另外三端接led灯。
c、 用数码管显示，若译码电路采用与非门，则存在a的问题，可是若配合方法
b再加上FPGA，则很容易实现。
(2) 总结设计电路和方案的优缺点：
优点：采用精密整流加滤波，精度较高，同时增益显示采用了led灯和数码管两种方法显示，十分清楚
缺点：由于方向比例运放的平衡电阻直接接了一个100kΩ，其实这是不准的，应该通过另一个模拟开关4052，选择所需的平衡电阻。
(3) 指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望： 增益自动切换的用处是很大的，比如可以将该电路应用于喇叭、音箱中。听音乐时，即使设定在固定的音量，不同的歌曲本身声音强度是不一样的，不同的电视频道也会有这种现象，不同台切换时，声音有的过强，或者过弱，都需要手动调节，如果增益自动切换可调，那么在声音过强时，增益变小，声音强度自动减小，反之亦然。
(4) 实验的收获和体会：
此次电路设计，其实可以算是一个小型的系统设计，对于系统的设计，关键要学会分模块搭建和测试，这与上学期的数字电路搭建是相同的，模块化的思想必须建立。而与数字电路系统设计不同的是，模拟电路搭建，对于芯片的选择以及参数的计算要求很高，且往往仿真正确，可是实物搭建时却存在很大的问题，故在调试时，必须耐心。
五、参考文献
1) 电子电路基础
刘京南主编
