2022年2022年集成运放LM的应用 .pdf

集成运算放大器的应用1集成运算放大器LM324 的应用（2011年全国大学生电子设计竞赛综合测评题）使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a） ，实现下述功能：使用低频信号源产生，的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号uo1 ，uo1 如图 1（b）所示， T1=0.5ms ，允许 T1 有 5%的误差。图中要求加法器的输出电压ui2=10ui1+uo1 。ui2经选频滤波器滤除uo1 频率分量，选出f0 信号为 uo2，uo2 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。 uo2 信号再经比较器后在1k负载上得到峰峰值为2V 的输出电压uo3。电源只能选用 +12V 和+5V两种单电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号运算放大器。要求预留ui1 、ui2 、uo1、uo2 和 uo3 的测试端子。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 集成运算放大器的应用2方案论证（1）三角波发生电路因为只提供了一片LM324 ，然而后面的加法器，滤波，比较器必定会用掉三个运放，因此三角波的产生电路不能用掉两个运放，本课设采用一片LM324 的中一个运放接成滞回比较器，三角波由滞回比较器的反相端输出。（2）加法器电路采用 LM324 中的一个运放，在反相端按照课题要求连接相应阻值的电阻。（单电源时注意输入信号的抬高）。（3）滤波电路采用 LM324 中的一个运放，在积分运算电路的基础上用电阻和电容组成压控电压源二阶滤波电路。也可以采用带通滤波器。（4）比较器电路采用 LM324 中的一个运放，使其工作在开环状态，接成比较器。（5）不同的部分用电容耦合减轻级与级之间的影响。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 集成运算放大器的应用3主要电路设计及分析1.三角波发生电路设计时要求反相端输出频率为2000HZ 的三角波，可根据T=2R5*C1*ln （1+2R3/R1 ）计算出。电阻，电容值去市场买到的最接近的值，并且接入电位器R5，便于三角波的产生及调试。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 集成运算放大器的应用42.加法器电路输出波形Ui2=R6(Ui1/R4+Uo1/R2)3. 滤波器电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 集成运算放大器的应用5fo=1/(2 C3*C4*R8*R9)4. 比较器电路电路图及其说明名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 集成运算放大器的应用6说明： x OUT 代表： (1 为三角波产生器，2 为加法器， 3 为滤波器， 4 为比较器 )的输出x LAST(x=2为加法器， 3 为滤波器， 4 为比较器 )输入上一级产生的波形4 FIRST 代表：比较器输入1 产生的三角波2 SIN 代表：输入正弦波电路检测：1. 三角波发生电路检测将示波器接入LM324 的 2 脚上，观察示波器上的现象如图经过实验确实能得到上述波形，因为三角波发生电路没有问题。2. 加法器电路检测正弦信号和三角波信号由运放的3 脚输入， 7 脚输出连示波器观察波形如图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 集成运算放大器的应用7经过实验确实能得到上述波形，因为加法器电路没有问题。3. 滤波电路检测7 脚输出的合成波经10 脚输入， 8 脚输出滤波后的信号接入示波器，观察波形如图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 集成运算放大器的应用8经过实验得到的波形和仿真结果有偏差，波形有失真，分析原因是因为三角波与正弦波频率成整数倍且大小相近，实际波形符合题目要求，在误差范围内。4. 比较器电路检测将滤波后的正弦波输入12 脚，三角波输入13 脚，有 14 脚输出矩形波，接入示波器波 行如下图。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 集成运算放大器的应用9经过实验得到的波形峰峰值为2V，频率为500HZ ，波形有少许毛刺，在误差范围内。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -