LM324地波形變換電路DIY

1、標(biāo)準(zhǔn)文檔集成運(yùn)放LM324的波形變換電路設(shè)計一、設(shè)計目的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)計二、設(shè)計原理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100dB）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）5、低功耗電流

2、，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-1.5V）3、LM324引腳圖軸閨1輸入1 Vcc輸入2 輸川2輸出4 a入, ZU EE，gm4、LM324內(nèi)部電路圖tt-fitiB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、1K、2K、3K、10K、47K、20K、30K、100K、1M電位器：2K、10K、20K、50K電容：0.3uF、0.001uF、0.1uF、10uF電路板1塊2、實(shí)驗(yàn)儀器直流電源、雙

3、蹤示波器、數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器。四、設(shè)計要求使用一片通用四運(yùn)放芯片 LM324組成電路Ig圖見圖1(a),實(shí) 現(xiàn)下述功能：使用低頻信號源產(chǎn)生Ui，.，科0t(V)|,，500Hz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uo1 , uo1如圖1(b)所示，=0.5ms,允許T1有土 5%勺誤差。%低頻信號源一1三角波產(chǎn)生器一圖中要求加法器的輸出電壓U，10Uii同Uoi|。ui2經(jīng)選頻濾波 器濾除Uo1頻率分量，選出f0信號為uo2 , uo2為峰峰值等于9V 的正弦信號，用示波器觀察無明顯失真。Uo2信號再經(jīng)比較器后在1k。負(fù)載上得到峰峰值為 2V的

4、輸出電壓Uo3。電源只能選用+12V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Ui1、Ui2、Uoi、Uo2和Uo3的測試端子五、實(shí)驗(yàn)過程1、根據(jù)題意設(shè)計出電路圖;2、運(yùn)用protUes進(jìn)行仿真看電路設(shè)計的是否有問題;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 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

5、達(dá)到9V;8、用示波器觀察Uo3,調(diào)節(jié)電位器RV7,使輸出的波形為峰一峰值2V的矩形波仿真電路圖:六、模塊仿真結(jié)果自激產(chǎn)生的三角波；（圖中紅線）實(shí)用文案加法器輸出的U2（圖中藍(lán)線）uO1uiiR6 R7 / R8K1)R5 R9+R10 + R7 / R8U02與U01算法相同UO =UO1+UO2 =4.5V+ 12VAR7 I 1MKRV3R820k56R1010kLM324U1:BClMiiikel C3-AuKs J One-Shot. J Cursors.niiiili-l B Cllililil DI 丁Digital Oilloscope慮波器輸出的U02 （圖中黃線）壓控電壓源

6、二階低通濾波器A 二AuPAuf 2f1-(f)2 j3-Apff0f 01f =-調(diào)節(jié) R5 R1、R4使電路達(dá)到預(yù)期效2 RCC5)3uFk-EXT-0.1 uF A ,.j ,1-RV410kf1 ： rDigital O(illdscopeRV5-2k - i州r- 1Qk - rE：a99- LM324 -RV610k - - Lt PosjiKinPiosrtMnInvert1盟比較器輸出的U03 (圖中綠線) 寫出Up、Un的表達(dá)式，令UkUn,求解出的Ui即為Ut;(2)根據(jù)輸出端限幅電路決定輸出的高、低電平；(3)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

7、向(a)Up Un 時，Uo= + Uom (b)Up Un 時，Uo= Uom由于設(shè)計中有兩個閾值電壓Ut-和Ut+,從而得到正弦波信號Digital! Oscilloscope令Clomel CI _ CA UOne-ShotCursorsClhihiitl七、測試結(jié)果1、正弦波發(fā)生器的Ui端測試的波形如圖2、三角波發(fā)生器的UOi端測試的波形如圖4、濾波器的U02端測試的波形如圖八、我們的板子九、實(shí)驗(yàn)總結(jié)設(shè)計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)原理公式計算出需要的參數(shù)值并運(yùn)用于電路。將各個設(shè)計的模塊組合實(shí)現(xiàn)總的 功能。設(shè)計過程中遇到了很多的問題，遇到問題后

8、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)計的題目時，首先采取的是仿真電路，但結(jié)果并不是滿意，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)項(xiàng)目的基礎(chǔ)任務(wù)； a. 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罷放好，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，如果出現(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

9、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，加上正弦波后，輸出