LM324应用电路设计 精品.doc

电网络实验报告 基于运放 LM324 的波形发生器 一一 三角波发生电路三角波发生电路 三角波发生电路如图 1 所示 电阻 R1 和 R3 构成正反馈 C1 和 R2 构成负反馈 输出电压由 5 1V 的稳压管钳位 U2A LM324AD 3 2 11 4 1 VEE 15V VCC15V C1 0 1 F R2 3k R3 10k R1 5 5k D1 1N4733A D2 1N4733A 图 4 三角波发生电路 记运放的同相端和反相端电压分别为 当大于时 放大器输出端输出 u u u u u 是稳压管电压 实际在 5 6V 左右 此时电容 C1 被充电 电容 C1 上电压线性增大 反之 u 电容 C1 上的电压线性减小 所以可以从 C1 上取出三角波 三角波的频率 1 2 2 1 1 2 3 1 三角波幅值 i1 1 3 1 其中 是稳压管 V1 和 V2 的稳压值 按照要求 f 为 2kHZ 三角波幅值 为 2V 1 取 R3 10K R1 5 5K C1 0 1uF 则可计算得到 R2 的值 2 500 10 6 2 0 1 10 6 1 2 3 1 4 实际仿真时 进行了微调 最终 R2 取值 4k 仿真结果如图 2 所示 图 2 三角波波形 二二 正弦信号正弦信号 正弦信号由信号发生器发出 其仿真波形如图 3 所示 图 3 正弦波波形 从图中可见 该波形频率为 500HZ 最大值为 100mV 三三 正弦波和三角波的叠加 正弦波和三角波的叠加 叠加的过程本文采用的是使用运放搭建的同相加法电路 同相加法器的电 路结构如图 4 所示 U4A LM324AD 3 2 11 4 1 R4 10k R5 190k VCC15V VEE 15V R8 19k R7 1k R6 10k XFG1 Uo1 Ui1 Ui2 图 4 同相加法器电路结构 该电路的要求是能够对不进行放大 而对 放大 10 倍 根据该电路结 1 2 构 容易得到 u 1 6 4 6 2 6 5 6 1 7 8 7 1 10 2 最终的仿真波形如图 5 所示 u 1 图 5 仿真波形 u 1 从图中可见 合成波形 1 1 10 2 四四 滤波环节滤波环节 从图 5 可以看出 的峰峰值为 4V 而设计要求滤波器的输出信 1 号 即的峰峰值为 9V 同时为了达到更好德尔滤波效果 本文采 u02 用二阶 RC 有源滤波器 其电路结构如图 6 所示 C3 0 1 F R9 3 18k U1A LM324AD 3 2 11 4 1 C2 0 1 F R10 3 18k VCC15V VEE 15V R12 14 8k R11 10k 图 6 滤波器电路结构图 其中 R9 R10 C2 C3 该滤波器的截止频率为 f 1 2 先取电容为 0 1uF 截止频率定为 500HZ 则可得电阻 R 3 18K 滤波器的输出仿真波形如图 7 所示 从图中可以看出 波形频率为 500HZ 峰峰值为 9V 满足要求 图 7 滤波器输出波形 五五 比较环节比较环节 根据要求将滤波器的输出波形与三角波相比较得出类似于 SPWM 的方波 比较电路采 用滞回比较器 电路结构如图 8 所示 U3A LM324AD 3 2 11 4 1 VCC15V VEE 15V R13 10k R14 10k 图 8 滞回比较器电路结构 滞回比较器输出波形如图 9 所示 图 9 滞回比较器输出波形 从图 8 可看出 该波形的占空比并不是固定的 也就是说并不是一个方波 从图 9 可 以看出原因 图 9 三种波形的比较 图 9 中 三角波和正弦波的示波器纵坐标设置相同都为 2V 格 输出的 SPWM 波形 由于在输出端没有稳压管限幅幅值可达 15V 所以纵坐标设置为 10V 格 从三角波由同相端输入 正弦波由反相端输入 所以当三角波瞬时值大于正弦波瞬时 值的时候滞回比较器的输出为 15V 反之为 15V 完整的系统图见附录 小结小结 这将近一个月的时间里 我利用课下时间查阅文献 总结思考我终于将此次设计报告 完成 其中难点主要是三角波发生器和滤波电路 因为运放个数的限制 三角波发生器只能使用一个运放 尽管我看了很多文献 依然 不知道如何实现 最后在邵老师的提示下 才想出文中的电路 邵老师知识渊博 谦虚谨 慎 而且能够在百忙之中及时回复我的邮件 在这里我要感谢邵老师对我的指导 滤波器 的设计十分复杂 因为从来没有认真思考过滤波器的设计 所以这次滤波器的设计占用了 我大部分的时间 还好最后在和同学的讨论中设计出文中使用的滤波器 在此 我要感谢 我的同学们对于我的帮助 虽然花了较多的时间 但最终还是将报告以及仿真完成 并且达到了理想的结果 遗 憾的是 因为时间和材料的原因 我不能实际搭出硬件电路 附录附录 U2A LM324AD 3 2 11 4 1 VEE 15V VCC15V U4A LM324AD 3 2 11 4 1 R4 10k R5 190k VCC15V VEE 15V R8 19k R7 1k R6 10k C3 0 1 F R9 3 18k C1 0 1 F R2 3k R3 10k R1 5k D1 1N4733A D2 1N4733A XFG1 U1A LM324AD 3 2 11 4 1 C2 0 1 F R10 3