文档介绍：--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________集成运算放大器的应用实验报告集成运算放大器的应用实验报告【摘要】:本题目关于放大器设计的基本目标:使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路,电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块,每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建,通过理论计算分析,最终实现规定的电路要求。【关键字】:运算放大器LM324、三角波信号发生器、加法器、滤波器、比较器设计任务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=,允许T1有±5%的误差。(a)(b)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。二、设计方案1、三角波发生器由于用方波发生器产生方波,再经过积分电路电路产生三角波需要运用两个运算放大器,而LM324只有四个运算放大器,每个电路运用一个,所以只能用一个运算放大器产生三角波。同时由于器件不提供稳压二极管,所以电阻电容的参数必须设计合理,用直流电压源代替稳压管。对方波放生电路进行分析发现,如果将输出端改接运放的负输入端,出来的波形近似为三角波。电路仿真如下图所示:2、加法器由于加法器输出,根据《模拟电子技术》书上内容采用求和电路,电路如下所示:3、滤波器由于正弦波信号的频率为500Hz,三角波的频率为2KHz,滤波器需要滤除,所以采用二阶的有源低通滤波器。电路仿真如下图:4、比较器由于单门限电压比较器的抗干扰能力差,所以采用迟滞比较器,电路仿真如图所示:三、电路设计及理论分析:1、总电路图:2、三角波发生器:根据RC充放电过渡过程的分析,电容电压编号应符合下面公式式中UC(0)初始电压;充电终了电压;充电时间常数。解方程式可得所以该电路振荡周期有,C和决定,改变这些元件参数可以调节方波的周期。由要求可知,电路的输出波形应为三角波,峰值为2V,。电路振荡周期为3、加法器:加法器输入输出满足。根据“虚短”和“虚断”的原则,节点的电流方程为,所以输出的表达式为正弦波和三角波经过加法器后的理论波形如图所示:另外,本实验采用单电源供电,故用电阻分压:4、滤波器:需要滤除高频率的三角波,得到低频率的正弦波,设计的低通滤波器的截止频率。经过计算,电路仿真图中的阻值和容值为最佳匹配。仿真结果如下:5、电压比较器:当集成运放的输出为+UOM时,通过正反馈支路加到同相输入端的电压为:则同相输入端的合成电压为:=UH(上门限电压)(7)当ui由小到大,达到或大于上门限电压UH的时刻,输出电压uo才从+UOM跃变到-UOM,并保持不变。此时,通过正反馈支路加到同相输入端的电压为:此时同相输入端的合成电压为:=UL(下门限电压)理论波形如图所示:四、总结此次实验过程中,主要遇到了以下几个问题,通过此次实验学****中,受益匪浅。此次实验难点在于题目中只许用+12v和+5v,只能进行单电源给LM324供电,而非双电源,所以采用分压电路方式,将双电源供电改为单电源供电。开始进行三角波信号发生器电路选择时,原始方案选择电容充放电产生三角波,但电容充放电时间难以控制,产生三角波达不到题目中要求,故改变方案。改变后的方案,连接完电路后,没有输出,仔细检查发现线路连接有错误,重新连接完,三角波产生,连接线路要仔细。