北京邮电大学电路实验报告-(小彩灯)

电子电路综合实验报告课题名称：基于运算放大器的彩灯显示电路的设计与实现姓名：班级：学号：一、摘要：运用运算放大器设计一个彩灯显示电路，通过迟滞电压比较器和反向积分器构成方波—三角波发生器，三角波送入比较器与一系列直流电平比较，比较器输出端会分别输出高电平和低电平，从而顺序点亮或熄灭接在比较器输出端的发光管。关键字：模拟电路，高低电平，运算放大器，振荡，比较二、设计任务要求：利用运算放大器LM324设计一个彩灯显示电路，让排成一排的5个红色发光二极管(R1～R5)重复地依次点亮再依次熄灭（全灭→R1→R1R2→R1R2R3→R1R2R3R4→R1R2R3R4R5→R1R2R3R4→R1R2R3→R1R2→R1→全灭），同时让排成一排的6个绿色发光二极管（G1～G6）单光点来回扫描点亮（G1→G2→G3→G4→G5→G6→G5→G4→G3→G2→G1）。要求：彩灯的变化速度均匀且可以调节,而且人眼能够识别彩灯的变化，所拥有的供电条件为直流电源±12V。三、设计思路，总体结构框图：根据任务要求，可以设计一个如图2-27所示的电路，图中振荡电路产生频率可调的三角波信号，三角波信号被送入比较器电路与一系列直流电平比较，根据三角波信号瞬时值的大小不同，比较器的输出端会分别输出高电平或低电平，这些高、低电平可以按照任务要求的顺序点亮或熄灭接在比较器输出端的发光管，达到任务要求的彩灯显示效果。四、分块电路和总体电路的设计：1、振荡电路的设计：三角波振荡电路可以采用如图2-28所示电路，这是一种常见的由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器电路，图2-28中运放A1接成迟滞电压比较器，A2接成反相输入式积分器，积分器的输入电压取自迟滞电压比较器的输出，迟滞电压比较器的输入信号来自积分器的输出。假设迟滞电压比较器输出Uo1初始值为高电平，该高电平经过积分器在Uo2端得到线性下降的输出信号，此线性下降的信号又反馈至迟滞电压比较器的输入端，当其下降至比较器的下门限电压Uth-时，比较器的输出发生跳变，由高电平跳变为低电平，该低电平经过积分器在Uo2端得到线性上升的输出信号，此线性上升的信号又反馈至迟滞电压比较器的输入端，当其上升至比较器的上门限电压Uth+时，比较器的输出发生跳变，由低电平跳变为高电平，此后，不断重复上述过程，从而在迟滞电压比较器的输出端Uo1得到方波信号，在反向积分器的输出端Uo2得到三角波信号。假设稳压管反向击穿时的稳定电压为UZ，正向导通电压为UD，由理论分析可知，该电路方波和三角波的输出幅度分别为：式（5）中RP2为电位器RP动头2端对地电阻，RP1为电位器1端对地的电阻。由上述各式可知，该电路输出方波的幅度由稳压管的稳压值和正向导通电压决定，三角波的输出幅度决定于稳压管的稳压值和正向导通电压以及反馈比R1/Rf，而振荡频率与稳压管的稳压值和正向导通电压无关，因此，通过调换具有不同稳压值和正向导通电压的稳压管可以成比例地改变方波和三角波的幅度而不改变振荡频九、所用元器件及测试仪表清单：元器件名称型号、规格数量运算放大器LM3242片双稳压管2DW2321个（材料箱内）发光二极管红5个（材料箱内1）发光二极管绿6个（材料箱内1）独石电容1µf（105）1个电位器10KΩ1个电阻680Ω6个（材料箱内）电阻1KΩ7个（材料箱内）电阻2KΩ6个（材料箱内）电阻9.1KΩ1个（材料箱内）电阻10KΩ1个