《集成运算放大器的应用》课程设计报告

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1、《集成运算放大器的应用》课程设计报告专业：10通信工程学号：100307012姓名：指导教师：日期：2012年6月6日电子课程设计---集成运算放大器的应用集成运放器是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。本课程设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路

2、，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。目录一、设计任务……………………………………………………………41.三角波产生器72.加法器83.滤波器94.比较器95.正弦波产生器………………………………………………………10二、电路设计及理论分析10三、电路仿真结果及分析121.端口122.端口133.端口134.端口145.端口14四、实际波形15五、总结…………………………………………………

3、……………17一、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，如图1（b）所示,=0.5ms，允许有±5%的误差。图中要求加法器的输出电压。经选频滤波器滤除频率分量，选出信号为,为峰峰值等于9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真。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。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

4、算放大器。要求预留、、、和的测试端子。正弦波信号源设计不受上面条件限制。二、设计原理方案LM324内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM324的特点：1、内部频率补偿2、直流电压增益高(约100dB)3、单位增益频带宽(约1MHz)4、电源电压范围宽：单电源(3—32V)；双电源(±1.5—

5、±16V)5、低功耗电流，适合于电池供电6、低输入偏流7、低输入失调电压和失调电流8、共模输入电压范围宽，包括接地9、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围10、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)LM324引脚图LM324内部电路图实验设备与器件1、基本元件清单LM324芯片、14脚插槽电阻47K1个0.56K1个10K4个100K41K5个20K1个1M1个30k2个2k1个电位器50K1个10K5个20K1个2K3个电容10uF6个1021个1044个0.1uf3个10nf2个稳压管in4732

6、n2个电路板1块2、实验仪器直流电源，双踪示波器，DDS函数信号发生器，数字万用表1.三角波产生器初始方案：根据《模拟电子技术基础》书上的方波发生器产生方波，然后再采用微分电路对信号处理，输出即为三角波。图1.1图中：R1=6.8kW，R2=10kW，R3=30kW，R0=3.9kW，R4=10kW，R5=20kW，C=0.1mF，DZ1和DZ2采用稳压管。运算放大器A1与R1、R2、R3及R0、DZ1、DZ2组成电压比较器。当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，比较器与积

7、分器首尾相连形成闭环电路，能自动产生方波与三角波。三角波（或方波）的频率为：改进方案：由于LM324只有四个运算放大器，如果三角波产生使用两个，则后面的三个电路中有一个无法实现，所以只能采用一个运算放大器产生。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。设计电路如图1.2图1.21.加法器方案：由于加法器输出，所以采用求和运算电路，计算电阻电容的参数值，电路见图2.1图2.11

8、.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，所以采用二阶的有缘带通滤波器。见电路图3.1图3.12.比较器1.正弦波产生器二、电路设计及理论分析1.总电路图1.三角波发生器根据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，振荡周期为