LM324的波形变换电路DIY

1、集成运放 LM324的波形变换电路设计一、设计目的1、掌握 LM324 的应用2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计二、设计原理1、原理： LM324 内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器， 适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作 条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块 和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。2、LM324 的特点：1、内部频率补偿2、直流电压增益高 (约 100dB)3、单位增益频带宽 (约 1MHz)4、电源电压范围宽：单电源 (332V)、双电源 (1.516V)5

2、、低功耗电流，适合于电池供电6、低输入偏流、低输入失调电压和失调电流7、共模输入电压范围宽，包括接地8、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围9、输出电压摆幅大 (0 至 VCC-1.5V)3、LM324 引脚图4、LM324 内部电路图三、实验设备与器件1、基本元件清单LM324 芯片、导线若干、铁丝、 14 脚插槽、二极管 (IN4700A)电阻： 680、1K、 2K、3K、10K、47K、20K、30K、100K、1M电位器 ：2K、10K、20K 、50K电容： 0.3uF、 0.001uF、 0.1uF、 10uF电路板 1 块2、实验仪器 直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生

3、器。四、设计要求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 ui1 0.1sin2 f0t(V) ， f0 500Hz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 uo1，uo1如图 1(b) 所示， T1 0.5ms，允许 T1有 5%的误差。图中要求加法器的输出电压 ui2 10ui1 uo1 。 ui2 经选频滤波 器滤除 uo1频率分量，选出 f0信号为 uo2， uo2为峰峰值等于 9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。 uo2 信号再经比较器后 在 1k负载上得到峰峰值为 2V的输出电

4、压 uo3 。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 ui1、 ui2、 uo1 、uo2 和 uo3的测试端子。五、实验过程1、根据题意设计出电路图；2、运用 protues进行仿真看电路设计的是否有问题；3、运用软件仿真是应改变电路中某些电阻值，由于实际电路所在环境有干扰和误 差；4、绘出实际电路模型后，再焊接电路板，这样易于检查错误；5、正弦信号由信号发生器调试产生；6、三角波发生器中调节 RV1,RV2 使电路产生峰峰值为 4V,周期 0.5ms 的三角波；7、虑波器调节 RV4 和 RV5 使电路输出波形的频率达到

5、正确值， RV6 改变波形的 幅值使其峰峰值达到 9V ；8、用示波器观察 Uo3，调节电位器 RV7，使输出的波形为峰峰值 2V 的矩形波仿真电路图 :六、模块仿真结果自激产生的三角波；（图中 红 线）1 -：r r 1加法器输出的 Ui2（ 图中蓝线）uO1(1RR65)R7 R8R9 R10 R7 R8ui1U02与 U01算法相同UO =UO1+UO2 =4.5。V虑波器输出的 Uo2（图中 黄线）压控电压源二阶低通滤波器AuAupf 2f1 ( f )2 j 3 Aup f f0f 02 RC调节 R5、R1、R4使电路达到预期效RV410kRV52k-C5(Zb._L , - kE

6、)q =丄C6+12v.O1uF A .U1:C: 1:- (1Qf1 g+8 LM324Digital Oscilloscope10k Un 时， Uo Uom (b)Up Un 时， Uo Uom 由于设计中有两个阈值电压 Ut- 和 Ut+，从而得到正弦波信号七、测试结果1、正弦波发生器的 Ui1 端测试的波形如图2、三角波发生器的 Uo1 端测试的波形如图3、加法器的 Ui2 端测试的波形如图4、滤波器的 Uo2 端测试的波形如图5、比较器的 Uo3 端测试的波形如图八、我们的板子（正面）反面）九、实验总结设计始终围绕通用的四运放芯片展开，电路中多采用借鉴相关的功能的电路， 根据原理公

7、式计算出需要的参数值并运用于电路。将各个设计的模块组合实现总的 功能。设计过程中遇到了很多的问题，遇到问题后便要不断的收集资料，不断的分 析，尝试怎样去解决问题。采取那种方法更好，能够更有效的解决出现的问题。在 我们拿到课程设计的题目时，首先采取的是仿真电路，但结果并不是满意，实际电 路中的数据和仿真过程有很大的差别，不断的调整电路最终解决问题。通过这几天的共同努力，互相帮助，我们学到了很多有关项目的基础任务； a. 焊接的方法和技巧；首先是看原理图，考虑好后把核心元件 LM324摆放好，分块焊 接，先焊三角波部分、加法器部分、滤波部分和比较器部分，为了能让电路少走弯路，我先把元器件按原理图先

8、在板子上笔画着，如果出现电路无法走线了，我是将 引脚错开位焊接，也有利于后面电路好走线，在这过程中，我发现一种可以利用的 走线，就是电阻两引脚之间的空隙，我的接地线就是从中引出来的，在焊接中用到 了铁丝，有助于拖锡。尽量避免跨线，走线等，还有一定要留出电路的 5 个波形测 试点。最后，整合各模块电路。保证每块的接点对应连上。 b. 电路的验证及调试方 法；首先用信号发生器把要求的正弦波调好，因为要求是500HZ，试验台上我们应该用 2K 档位的，峰峰值用幅度旋钮调节到 0.20V，将示波器探头接到留好的测试 端口，先调节周期，用 TIME 按钮，再调节幅度，用 VOLTS按钮，使输出波形看着 没有明显失真就行，最后观察是否满足要求，如果不符合重复以上操作，以达到满 足要求为止。在调试三角波测试中，出现了毛刺现象，我们是增电容容值进行滤 波，情况好多了，周期没有达到要求，我们进行电位器调节，来改变周期以达到要 求，加上正弦波后，输出端输出的是三角波，依然出现毛刺