基于单电源供电集成运算放大器组成简易信号发生器的设计

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1、第15卷第4期Vol.15No.4武汉交通职业学院学报JournalofWuhanTechnicalCollegeofCommunications2013年12月Dec.20138181基于单电源供电集成运算放大器组成简易信号发生器的设计李繁王伟祥(武汉交通职业学院，湖北武汉)摘要：由集成运算放大器组成的信号发生器具有结构简单、调试方便等优点，在电子系统分析和设计中应用广泛。81»收稿日期：2013—09—20作者简介：李繁（1980—），男，湖北武汉人，武汉交通职业学院电子与信息工程学院教师，工程硕士，主要从事电子与通信工程专业教学研究。王伟祥（1962—），男

2、，浙江绍兴人，武汉交通职业学院电子与信息工程学院副教授，主要从事应用电子技术专业教学研究。本文采用单电源供电方式，以LM324运算放大器为核心器件电路，最后实现产生正弦波、方波和三角波的简易信号发生器大学生科技创新项目必备的训练模块。关键词：LM324;单电源供电；简易信号发生器中图分类号：TN722.7+7文献标识码：B信号产生电路是《模拟电子技术》课程的核心教学内容之一，也是各类大学生电子设计竞赛中综合测评的重要考点。熟练掌握基于集成运算放大器组成的简易信号发生器的设计，能为学生学习相关电子类专业课程打下良好的基础，有助于学生参与大学生电子设计竞赛，培养学生的

3、科技创新能力。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正弦信号、函数信号、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。目前在市场上虽然已有功能齐全、性能指标较高、价格较贵的标准产品，但其许多功能在实际的教学实训中遭遇闲置，造成了资源的严重浪费。一般在教科书中涉及到的运算放大器大多采用双电源供电方式，对供电条件要求较高。将其中的四个运算放大器分别设计成满足一定要求的单元可作为《模拟电子技术》课程设计、大学生电子设计竞赛和文章编号：1672—9846(2013)04—0080—04本文

4、以带有差动输人的四运算放大器LM324为核心器件，采用单电源供电方式，通过RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，正弦波频率可通过调整电阻R实现800—1600HZ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、三角波频率与正弦波频率相同。从而满足在供电要求不高，制作成本较低的条件下完成信号源产生模块的设计和制作。1总体方案的确定1.1方案一以LM324为核心器件，采用双电源供电方81式，由集成运算放大器与电阻组成滞回比较器产生方波，方波再由积分器进行积分，产生三角波，然后由二阶有源低通滤波器，产生正弦

5、波。波形产生与变化原理如图1所示。81李繁，王伟祥：基于单电源供电集成运算放大器组成简易信号发生器的设计图1波形产生与变换示意图（方案_)该方案电源供电条件要求较高，在实现波形产生与变换过程中显得过于复杂，而且信号产生后存在较大的谐波分量，振幅难于调节，给调试工作带来不便。1.2方案二以LM324为核心器件，采用单电源供电方式，通过“正弦波—方波—三角波”的思路，其中正弦波采用RC桥式振荡电路产生，再通过过零比较器产生方波，然后经过RC积分电路产生三角波，波形产生与变换原理流程图如图2所示。该方案采用单电源供电方式对电源的要求不高，可以减少功耗和成本实现电路结构简

6、单，并能产生性能较好的正弦波、方波和三角波信号，振幅和频率稳定且调节范围较宽，方便调试，综上所述，方案二优于方案一。本系统设计选择方案二。2系统设计2.1实现电路图3中，采用单电源向LM324供电，利用LM324中的四个运算放大器和外围电路一起实现信号的产生。其中一个运算放大器和外围元器件组成RC87李繁，王伟祥：基于单电源供电集成运算放大器组成简易信号发生器的设计图1波形产生与变换示意图（方案_)该方案电源供电条件要求较高，在实现波形产生与变换过程中显得过于复杂，而且信号产生后存在较大的谐波分量，振幅难于调节，给调试工作带来不便。1.2方案二以LM324为核心器

7、件，采用单电源供电方式，通过“正弦波—方波—三角波”的思路，其中正弦波采用RC桥式振荡电路产生，再通过过零比较器产生方波，然后经过RC积分电路产生三角波，波形产生与变换原理流程图如图2所示。该方案采用单电源供电方式对电源的要求不高，可以减少功耗和成本实现电路结构简单，并能产生性能较好的正弦波、方波和三角波信号，振幅和频率稳定且调节范围较宽，方便调试，综上所述，方案二优于方案一。本系统设计选择方案二。2系统设计2.1实现电路图3中，采用单电源向LM324供电，利用LM324中的四个运算放大器和外围电路一起实现信号的产生。其中一个运算放大器和外围元器件组成RC87李繁

8、，王伟祥：