基于LM324的简易信号发生器的设计

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1、模拟电子技术研究性学习论文基于LM324的简易函数发生器的设计学院：电子信息工程学院专业：通信工程学生姓名：学号：指导教师：白双2014年06月03日中文摘要信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。木文设计了以运算放大器LM324为核心器件的一个能产生止弦波、矩形波、三角波的简易低频信号发生器。通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用Multisim软件仿真电路的理想输出结果。关键词：信号发生器、RC桥式振荡电路、运算放大器AbstractSignalgeneratoriswi

2、delyusedinmeasurement,communication,auto-controlandotherelectricfields.ThispaperusingoperationalamplifierLM324ascoredevicetodesignasimplelow-frequencysignalgenerator,whichcangeneratesine,square,triangular.Theparametersofthecircuitaretestedandrecognized.Multisimsoftware

3、simulatestheoutputofthethreewaves.Keywords：signalgenerator,RCbridgeoscillatorcircuit,operationalamplifier第一章引言3第二章原理分析32.1RC振荡电路32.2过零比较器42.3积分运算电路42.4LM324运算放大器5第三章电路设计63.1正弦波发生模块63.2矩形波发生模块63.3三角波发生模块7第四章电路的仿真与调试7第五章总结8参考文献9第一章引言信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按照信号波形可分为止弦信号、函

4、数信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。电路的搭建可以采用由运算放大器及分离元件，或是单片集成函数发生器构成。信号发生器乂称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。木文以带有差动输入的四运算放大器LM324为核心器件，通过RC桥式正弦波振荡屯路产生正弦波。正弦波频率可通过调整屯阻及屯容实现输岀信号频率在200Hz〜20kHz之间的变换。再通过电压跟随器输出正弦波，正弦波通过零比较器整形为方波，方波经过积分运算电路整形为三角波。输出的方波三角波频率与止弦波频率相同。这样设计出来的低频信号发生器结构简单、实现方便、经济实

5、用，信号的频率与幅度均可以调节，波形稳定，失真度小，可满足基础模拟电路实验的要求。第二章原理分析2.1RC振荡电路采用RC选频网络构成的振荡屯路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz〜1MHz的低频信号。因为对于RC振荡电路来说，增大电阻R即可降低振荡频率，而增大电阻是无需增加成本的，故RC振荡电路在科学研究、实验教学、工程实践中都有广泛应用。常用的RC振荡电路有相移式和桥式两种。其中RC移相式振荡器具有电路简单、经济方便等优点，但选频作用较差，振幅不够稳定，频率调节不便，因此一般用于频率固定、稳定性要求不高的场合。

6、而RC桥式振荡器是将RC串并联选频网络和放人器结合起来构成的RC振荡屯路，其中放大器件可采用集成运算放大器，其原理图如图2.1.1所示。A图2.1.1RC桥式振荡器原理图RC串并联选频网络接在运算放大器的输出端和同相输入端之间，构成正反馈，&接在运算放大器的输击端和反相输入端之间，构成负反馈。正反馈电路和负反馈电路构成一文氏屯桥屯路，运算放大器的输入端和输出端分别跨接在电桥的对角线上，所以,把这种振荡电路称为RC桥式振荡电路⑶。在电路中，振荡信号由同相端输入，故构成同相放大器，输出电压Uo与输入电压Ui同相，其闭环电压放大倍数等于而

7、RC串并联选频网络在0=©=/RC吋，反馈系数巴=1/3。所以，只要4=1+（心/儿）〉3即心＞2心,振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件，产生&激振荡，振荡频率为：(2.1.2)12兀RC采用双联可调电位器或双联可调电容器即可方便地调节振荡频率。在常用的RC振荡电路中，一般采用切换高稳定度的电容来进行频段的转换（频率粗调），再采用双联可变电位器进行频率的细调⑷。lirtl运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈來达到稳幅的冃的。所以本文选用RC桥式振荡器产生低频正

8、弦信号，具有波形稳定、失真度小的特点。2.2过零比较器过零比较器被用于检测一个输入值是否是零。原理是利用比较器对两个输入电压进行比较。两个输入电压一个是参考电压Vr,—个是待测电压Vu。一般Vr从正相输入端接入，Vu从反相输入端接入。