《电子线路设计》课程设计报告.docx

电子线路设计课程设计报告集成运算放大器设计专业班级 学生姓名 学生学号 序 号 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、滤波器、比较器 目录一、设计任务3二、设计方案41.三角波产生器.42.加法器53.滤波器64.比较器9三、电子设计及理论分析.91.三角波产生器92.加法器93.低通滤波器104.滞回比较器11四、电路实际结果及分析.111.三角波产生器112.加法器12 3.电路总体图12五、总结.13 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1k 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。 设计方案 设计有四个部分，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 三角波产生器由于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。电路图如下图所示： RP1与R1构成滞回比较器，门限为 +UT=UoR1/(R1+RP1)=+2V 来限定三角波的幅值 RP2与C1构成RC充电电路，利用RC充电电路时间常数t=RP1C1，再利用一阶RC电路的三要素法就可以求得，三角波发生电路的震荡周期T=2RPCC1ln(1+2R1/RP1); 注：从震荡周期T中可以看出调节幅度会影响频率，而调节频率不会影响幅度， 所以我们是先调节幅度后再调节频率。 加法器由于加法器输出，所以采用求和运算电路，电路图如下： 此电路为反相求和电路 Ui2=-R4(Uo1/R2+Ui1/R3) 带入电路参数 Ui2=-(10Uil+Uo1) R5和R6构成补偿电阻滤波器 比较器在单限比较器中，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 电路设计及理论分析 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=10K,R2=1.75K,R1=1K,C=30.2nF理论波形为 加法器由于加法器输出，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=1K，R2=10K,Rf=10K.三角波和正弦波经过加法电路后理论波形为 低通滤波器 低通滤波器的截止上限频率o f =500Hz，根据压控电压型低通滤波器的设计参数可得R8，R7=75K，C2=103，C3=102；R9=10k，RP3 为电压(500Hz 处)的放大倍数。理论波形为：4、滞回比较器 门限设置为3V，比较取来是是一个不等脉宽的方波。理论波形为： 电路实际结果及分析 三角波产生器： 加法器 总体电路图 总结本次课程设计题目为“集成运算放大器设计”在设计初期，将整体电路模块化、单元化，分割成各个组成单元，如此设计能使设计更具条理，思路更加清晰，但在设计过程中，仍然存在一些问题，诸如如何使设计电路更加简洁，如何更省材，如何简化设计思路，依然是日后课程设计，实际操作过程中所要改进的地方。此次操作中因为一点的失误导致未能达到结果，但是通过小组同学的共同努力下还是很好的解决了焊接中出现错误的问题。虽然耗时比较久，但是实验仍能较好完成。 通过这次课程设计，我还意识到了想要做好一件事，要有耐心，细心，要脚踏实地，而不应该毛躁。我想实践课的过程就是自学,不断尝试和探索的过程，而以后的学习和生活更需要靠自学能力来提高自己。而这需要的是静心和敢于探索的精神.因此在以后的学习过程中，需要踏实下来努力学习并熟练掌握电路设计软件的使用，通过多实践不段提高自己的电路设计水平.争取获得一技之长. 这次课程使我受益匪浅，不