2011年全国大学生电子设计竞赛综合测评题论文设计报告材料

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1、实用文档放大器的应用[摘要]集成运放裨上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，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。[关键词]运算放大器LM324、加法器、

2、滤波器、比较器文案大全实用文档目录一、设计任务4二、设计方案及比较51.三角波产生器52.加法器63.滤波器74.比较器8三、电路设计及理论分析9四、电路仿真结果及分析121.端口122.端口133.端口134.端口145.端口14五、总结15文案大全实用文档一、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

3、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算放大器。要求预留、、、和的测试端子。文案大全实用文档一、设计方案及比较设计有五个部分，其中低频信号源使用信号发生器，其余四部分设计方案如下：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

4、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文案大全实用

5、文档图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2.12.滤波器文案大全实用文档初始方案：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低通滤波器。见电路图3.1图3.1改进方案：根据仿真的波形看出电路对2KHz的信号衰减不大，导致输出信号中仍然残留的有三角波成分，波形失真较严重。考虑要增大对三角波的衰减程度，而且要已知三角波的频率为2KHz，所以采用中心频率为2KHz的带阻滤波器。电路见图3.2图3.2文案大全实用文档1.比较器初始方案：采用一般的单限比较器，见电路图

6、4.1图4.1改进方案：在单限比较器中，输入电压在阀值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰，抗干扰能力差.所以采用滞回比较器。见图3.2图3.2一、电路设计及理论分析1.总电路图文案大全实用文档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0.5ms。电路振荡周期为经过计算R3=10KΩ,R2=1.7

7、5KΩ,R1=1KΩ,C=30.2nF理论波形为文案大全实用文档1.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计算取R1=1KΩ，R2=10KΩ,Rf=10KΩ.三角波和正弦波经过加法电路后理论波形为文案大全实用文档1.带阻滤波器因为需要滤去三角波成分，所以选取的带阻滤波器的中心频率f0=2KHz。中心频率为,计算得R=79.6Ω,C=1uF。理论上对于2KHz的信号衰减程度最大，其他频率几乎不衰减。信号为500Hz，5V时文案大全实用文档信号为2KHz，5V时1.滞回比较器当集成运放的输