集成运放LM324的应用

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1kΩ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。

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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。

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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。

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2.加法器电路

输出波形Ui2=R6(Ui1/R4+Uo1/R2)3.滤波器电路

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fo=1/(2π√C3*C4*R8*R9)4.比较器电路

电路图及其说明

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说明：xOUT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

xLAST(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4FIRST代表：比较器输入1产生的三角波2SIN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

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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

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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

。

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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。

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