1、集成運(yùn)放LM324的波形變換電路設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1、掌握LM324的應(yīng)用2、掌握三角波產(chǎn)生器、加法器、濾波器、比較器的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)原理1、原理：LM324內(nèi)部包括有四個獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作 條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊 和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。2、LM324的特點(diǎn)：1、內(nèi)部頻率補(bǔ)償2、直流電壓增益高(約lOOdB)3、單位增益頻帶寬(約1MHz)4、電源電壓范圍寬：單電源(332V)、雙電源(±1.5一 ±16V

2、)5、低功耗電流，適合于電池供電6、低輸入偏流、低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流7、共模輸入電壓范圍寬，包括接地8、差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍9、輸出電壓擺幅大(0至VCC-L5V)3、LM324引腳圖輸出1 T 輸入1住 VCC叵 r叵 輸入2仁 i叵輸出2叵回輸入4|LM處當(dāng)上如3修史司 Vee，Gnd司輸出34、LM324內(nèi)部電路圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、基本元件清單LM324芯片、導(dǎo)線若干、鐵絲、14腳插槽、二極管(IN4700A) 電阻：680、IK、2K、3K、10K、47K、20K、30K、100K、1M 電位器:2K、10K、20K、50K電容：0.3uFx 0.001 uF

3、0.1 uF 10uF電路板1塊2、實(shí)驗(yàn)儀器直流電源、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器。四、設(shè)計(jì)要求使用一片通用四運(yùn)放芯片LM324組成電路框圖見圖1(a),實(shí) 現(xiàn)下述功能：使用低頻信號源產(chǎn)生/,一0，(，1/0=50(任的正弦波 信號，加至加法器的輸入端，加法器的另一輸入端加入由自制振 蕩器產(chǎn)生的信號如圖1(b)所示，71二0.5% 允許4有土 5%的誤差。ui。3圖中要求加法器的輸出電壓，,(。即2經(jīng)選頻濾波 器濾除“頻率分量，選出f。信號為2為峰峰值等于9V 的正弦信號，用示波器觀察無明顯失真。心2信號再經(jīng)比較器后 在IkQ負(fù)載上得到峰峰值為2V的輸出電壓氣3 o電源只能選用+ 12V

4、和+5V兩種單電源，由穩(wěn)壓電源供給。不 得使用額外電源和其它型號運(yùn)算放大器。要求預(yù)留叼1、劭2、%1、乂。2和的測試端子。五、實(shí)驗(yàn)過程1、根據(jù)題意設(shè)計(jì)出電路圖；2、運(yùn)用prctucs進(jìn)行仿真看電路設(shè)計(jì)的是否有問題；3、運(yùn)用軟件仿真是應(yīng)改變電路中某些電阻值，由于實(shí)際電路所在環(huán)境有干擾和誤 差；4、繪出實(shí)際電路模型后，再焊接電路板，這樣易于檢查錯誤；5、正弦信號由信號發(fā)生器調(diào)試產(chǎn)生；6、三角波發(fā)生器中調(diào)節(jié)RV1,RV2使電路產(chǎn)生峰峰值為4V,周期0.5ms的三角波；7、慮波器調(diào)節(jié)RV4和RV5使電路輸出波形的頻率達(dá)到正確值，RV6改變波形的 幅值使其峰峰值達(dá)到9V;8、用示波器觀察Uo3,調(diào)節(jié)電位

5、器RV7,使輸出的波形為峰一峰值2V的矩形波仿真電路圖:AS . sy一力 R7 - 4華 ；:lili：:a 4 <C4 ' *,獷:：RV5 » 9 .0山.號V、 , ： ： ： L.<1*：莖 C 8 d"d.司kT.W. . -TC TH . . RJ；M.F.ida. s：.p5T.： x-p：ui：c.下 I R1V5B. Z)工 3口一KS*擊=. R1:三 - -TC J S2J -TC1 . .R ia.：,： '-'P:F_:：:： rr73-平.eWG1 g ,RV7 .a一N :平:'. . rCq i.

6、- 4 n小n ,:Ui 久:WBF?!.W，.-n 一RV1 號.； .H*/: 1MED4- 工不JC/；|0024. TCZP-J:l:Vo < . . ：ww ： TCG主C2 ：. X1tX.:. . 1丁小reyn.:二二。建: l 六、模塊仿真結(jié)果自激產(chǎn)生的三角波；（圖中紅線）R7R8加法器輸出的U汝圖中藍(lán)線） %=(*)R5 R9 + RT0 + R7 R8U02與U01算法相同UO=UO1+UO2 =4.5Vo+12v RV3liiiiFChannel AChannel B Ch<wiiielDDigital OscilloscopeSouro?Horizonta

7、lPnMitofiI Pniitirn慮波器輸出的U°2（圖中線）壓控電壓源二階低通濾波器A14=77 /調(diào)節(jié)R5、RI、R4使電路達(dá)到預(yù)期效1 （尹+j3A*2成 CC5比較器輸出的Ug (圖中綠線)寫出Up、Un的表達(dá)式，令Up= Un,求解出的Ui即為Ut;根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；根據(jù)輸入電壓作用于同相輸入端還是反相輸入端決定輸出電壓的躍變方向(a)Up> Un 時，Uo= +Uom (b)Up< Un 時，Uo= Uom由于設(shè)計(jì)中有兩個閾值電壓Ut-和Ui+,從而得到正弦波信號七、測試結(jié)果1、正弦波發(fā)生器的U“端測試的波形如圖2、三角波發(fā)生器的端測

8、試的波形如圖4、濾波器的Ud端測試的波形如圖5、比較器的C.3端測試的波形如圖八、我們的板子 （正面）（反面）九、實(shí)驗(yàn)總結(jié)設(shè)計(jì)始終圍繞通用的四運(yùn)放芯片展開，電路中多采用借鑒相關(guān)的功能的電路， 根據(jù)原理公式計(jì)算出需要的參數(shù)值并運(yùn)用于電路。將各個設(shè)計(jì)的模塊組合實(shí)現(xiàn)總的 功能。設(shè)計(jì)過程中遇到了很多的問題，遇到問題后便要不斷的收集資料，不斷的分 析，嘗試怎樣去解決問題。采取那種方法更好，能夠更有效的解決出現(xiàn)的問題。在 我們拿到課程設(shè)計(jì)的題目時，首先采取的是仿真電路，但結(jié)杲并不是滿意，實(shí)際電 路中的數(shù)據(jù)和仿真過程有很大的差別，不斷的調(diào)整電路最終解決問題。通過這幾天的共同努力，互相幫助，我們學(xué)到了很多有關(guān)

9、項(xiàng)目的基礎(chǔ)任務(wù)；焊接的方法和技巧；首先是看原理圖，考慮好后把核心元件LM324擺放好，分塊 焊接，先焊三角波部分、加法器部分、濾波部分和比較器部分，為了能讓電路少走 彎路，我先把元器件按原理圖先在板子上筆畫著，如杲出現(xiàn)電路無法走線了，我是 將引腳錯開位焊接，也有利于后面電路好走線，在這過程中，我發(fā)現(xiàn)一種可以利用 的走線，就是電阻兩引腳之間的空隙，我的接地線就是從中引出來的，在焊接中用 到了鐵絲，有助于拖錫。盡量避免跨線，走線等，還有一定要留出電路的5個波形 測試點(diǎn)。最后，整合各模塊電路。保證每塊的接點(diǎn)對應(yīng)連上。b.電路的驗(yàn)證及調(diào)試 方法；首先用信號發(fā)生器把要求的正弦波調(diào)好，因?yàn)橐笫?00HZ,試驗(yàn)臺上我 們應(yīng)該用2K檔位的，峰峰值用幅度旋鈕調(diào)節(jié)到0.20V,將示波器探頭接到留好的 測試端口，先調(diào)節(jié)周期，用TIME按鈕，再調(diào)節(jié)幅度，用VOLTS按鈕，使輸出波 形看著沒有明顯失真就行，最后觀察是否滿足要求，如果不符合重復(fù)以上操作，以 達(dá)到滿足要求為止。在調(diào)試三角波測試中，出現(xiàn)了毛刺現(xiàn)象，我們是增電容容值進(jìn) 行濾波，情況好多了，周期沒有達(dá)到要求，我們進(jìn)行電位器調(diào)節(jié)，來改變周期以達(dá) 到要求，加上正弦