1lm324应用实例

C1
1
7
+ R
2
C2
(a)
+
R1
3
-
（2）单电源供电方式 单电源供电是将运放的VEE管脚连接到地上。此时 为了保证运放内部单元电 路具有合适的静态工作点 ，在运放输入端一定要加 入一直流电位，如图所示 Vi VCC_CIRCLE 。此时运放的输出是在某 + 一直流电位基础上随输入 信号变化。对于图交流放 大器，静态时，运算放大 器的输出电压近似为VCC/2 ，为了隔离掉输出中的直 流成分接入电容C3。
uO 1 RC
t1
O
UI RC
t
图 6.3.2

uId t
(t t0 )
即输出电压随时间而向负方向直线增长。 当 t > t1 时， uI = 0，uo 保持 t = t1 时的输出电压值不变。
问题：如输入波形为方波，输出波形为何波？--三角 波
(二)输入电压为正弦波
u I U m sin t
1 LM324简介
GND
VCC
LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小， 可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在 反相交流放大器、同相交流放大器、测温电路、比 较器等各种电路中。
GND为接地端，VCC为电源正极端（6V），每个运放 的反相输入端、同相输入端、输出端均有编号。例如， 1V 分别表示1号运放的反相输入端、同相输入 1V 、 1V 、 2V 2V 2V 端及输出端。依此类推， 、 、 是表示2号运放器的， 等等。
uO 1
uI
Um
O
RC Um
U
m
sin t d t

2
3
t
uO
Um
RC
cos t
RC
O
t
可见，输出电压的相位比输入电压的相位领 先 90 。因此，此时积分电路的作用是移相。
注意：为防止低频信号增益过大，常在电容上并联电阻。
微分运算电路
由于“虚断”，i = 0，故iC = iR 又由于“虚地”， u+ = u- = 0
i
i
O
i
i
O
GND
VCC
集成运放的主要技术指标
一、开环差模电压增益Aod 无外加反馈情况下的直流差模增益。一般在 105 107之间。理想运放的Aod为。
A od 20 lg U O U U
二、共模抑制比KCMR 开环差模电压增益与开环共模电压增益之比。 多数集成运放共模抑制比达80dB以上。
u
u
RF R1 R F
RF R1 R F
uI
uI R1 R1 R F
R1 R1
uO
RF RF
由于“虚短”， u+ = u ，所以：
RF R1 R F uI R1 R1 R F uO RF R1 R F
uO uI uI
图7.2.19实用微分运算电路
图7.2.20微分电路输入、输出波形分析
LM324作反相交流放大器

VCC
代替晶体管进行交流 放大, 用于扩音机前 置放大等。电路无需 调试。 放大器电压放大倍数 Av=-Rf/Ri。

LM324作测温电路
感温探头采用一只硅三极 管3DG6。运放A1连接成同 相直流放大形式，温度越 高，晶体管BG1压降越小， 运放A1同相输入端的电压 就越低，输出端的电压也 越低。这是一个线性放大 过程。在A1输出端接上测 量或处理电路，便可对温 度进行指示或进行其它自 动控制。
100pF C R2 1 V+ R1
+
8
2 VCC_CIRCLE
C1 + C2
6
Vi
1
3
R3 V2
1
VCC_CIRCLE
-
1
2
2
V0
+ C4
C3
产生自激振荡 消振措施： 按规定部位和参数接入校正网络 防止反馈极性接错 避免负反馈过强
合理安排接线，防止杂散电容过大
保护电路
1、输入保护
利用二极管的限幅作用对输入信号幅度加以限制，以免 输入信号超过额定值损坏集成运放的内部结构。无论是输入 信号的正向电压或负向电压超过二极管导通电压，则V1或V2 中就会有一个导通，从而限制了输入信号的幅度，起到了保 护作用。
u O i R R i C R RC duC dt
基本微分电路
可见，输出电压正比于输入电压对时间的微分。
微分电路的作用： 微分电路的作用有移相 功能。
实现波形变换，如将方波变成双向尖顶波，将三 角波变成方波
2.实用微分运算电路
基本微分运算电路在输入信号时，集成运放内部的放大 管会进入饱和或截止状态，以至于即使信号消失，管子 还不能脱离原状态回到放大区，出现阻塞现象。
R1
C1
VT1
R3
VT3
+VCC IC
C
B A
D
A +
VT2
R5
C2
VT4
O
(b)保护管工作特性
EE
UCE
R2
(a)电 路 图
R4 V
输出限流保护
正常工作时工作点在 A，工作电流过大，工 作点经B 移到C或D 点， 电流基本不变
1 滤波电路的基础知识
作用：选频。 一、滤波电路的种类： 低通滤波器LPF 带通滤波器BPF
集成运放使用中的几个具体问题
1.集成运放参数的测试
集成运放组件的各项指标通常是由专 用仪器进行测试的，但也可用简易测试方 法进行测试，主要测试的内容包括：输入
失调电压U0S 、输入失调电流I0S、开环差
模放大倍数Aud 、共模抑制比CMRR 、共模 输入电压范围Uicm 、输出电压最大动态范 围UOPP 等
RF R3 u I3 )
u I1
RF R2
u I2
R R 1 // R 2 // R 3 // R F
RF R1 ( u I1 u I2 u I3 )
当 R1 = R2 = R3 = R 时，
uO
积分运算电路
由于“虚地”，u = 0，故 uO = uC 由于“虚断”，iI = iC ，故
RF uI R1
VD1 VD2
uO
A
+
限制集成运放两个输 入端间的差模输入电 压不超过二极管VD1、 VD2的正向导通电压
反相输入保护
R1 +V R
RF uO
uI
VD1 VD2
A +
限制集成运放 的共模输入电 压不超过＋V至 －V的范围
-V
同相输入保护
2、电源极性错接保护
利用二极管的单向导电特性防止由于电源极性接反而造 成的损坏。当电源极性错接成上负下正时，两二极管均不 导通，等于电源断路，从而起到保护作用。
K
CMR
20 lg
A od A oc
理想运放工作在线性区时的特点
uo
i+UOPP
u－
u+
i+
－
Aod
ui uo
O
U O P P
＋
-UOPP
线性放大区
非线性区 电压传输特性
集成运放的电压和电流
uo = Aod(u+– u– )
1、 差模输入电压约等于零 即 u+= u– ,称“虚短” 2、 输入电流约等于零 即 i+= i– 0 ,称“虚断”
O
u+u
UOM
集成运算放大器的使用要点
1．集成运放的电源供给方式 集成运放有两个电源接线端+VCC和-VEE，但有不同的电源 供给方式。对于不同的电源供给方式，对输入信号的要求 是不同的。 （1）对称双电源供电方式 运算放大器多采用这种方式供电。相对于公共端（地）的正 电源（+E）与负电源（-E）分别接于运放的+VCC 和-VEE 管 脚上。在这种方式下，可把信号源直接接到运放的输入脚上 ，而输出电压的振幅可达正负对称电源电压。
Uo Au U
i
1 1 j f fp
——通带截止频率 由对数幅频特性知，具有“低通”的特性。 电路缺点：电压放大倍数低，只有１，且带负载能力差。
2 RC
fp
1
解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
3. 一阶同相低通滤波器
A u s ） （ U 0 (s) U i (s) RF R1 )( (1 RF R1 1 1 sRC )U p ( s )
100pF C R2 1 V+ R1
+
8
2 VCC_CIRCLE
C1 + C2
6
Vi
1
3
R3 V2
1
VCC_CIRCLE
-
1
2
2
V0
+ C4
C3
另外，防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在 集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一电 解电容（10mF）和一高频滤波电容（0.01mF~0.1mF）。如图 3.2.3所示。
1
R2
2
R1
+ 3
2
3 2
A
+ 1
R3
1 2
6
V+ Rw
2 1
1
2
10K
2
+ 10uF
-15V
2
¸ 100¦
(a)
(b)
内部调零电路
外部调零电路
1
¸ 100¦
R
100¦ ¸
2
1
51K
2 1
2 1
6
1
2
2
51K
2V-
3
使用中可能出现的异常现象
不能调零
原因: .调零电位器故障； .应用电路接线有误或有虚焊； .反馈极性接错或负反馈开环； .集成运放内部损坏； .关断电源后重新接通即可恢复是 输入信号过大而造成“堵塞”现象
1 VCC_CIRCLE
1
Rf Vcc
2
R
4
+2
1
2
A
2 6
+ C3
V0
VCC_CIRCLE
集成运算放大器的放大原理
反相比例运算放大器
i2 i1
同相比例运算放大器
i2 i1
RF
RF
Vi
R1 RP
Vo Vi
R1 RP
Vo
i1 = i2
差分比例运算电路
在理想条件下，由于 “虚断”，i+ = i = 0
20 lg A u
滤波电路
高通滤波器HPF 带阻滤波器BEF
20 lg A u
通 O
20 lg A u
阻 fp f O
20 lg A u
阻 fp
通 f
O
阻 f1
通
阻 f2 f O
通 阻 通 f2 f f1
2.无源低通滤波器：
频率趋于零，电容 容抗趋于无穷大
Aup＝1 电压放大倍数为
图
uI
RF R1
差分比例运算电路
差模输入 电阻
电压放大倍数
Auf

Rif = 2R1
反相求和运算电路
由于“虚断”，i = 0 所以：i1 + i2 + i3 = iF 又因“虚地”，u = 0
所以：
u I1 R1
uO ( RF R1

u I2 R2

u I3 R3

uO RF
2．集成运放的调零问题
由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响，当 运算放大器组成的线性电路输入信号为零时，输出往往不
等于零。为了提高电路的运算精度，要求对失调电压和失
调电流造成的误差进行补偿，这就是运算放大器的调零。 常用的调零方法有内部调零和外部调零，而对于没有内部 调零端子的集成运放，要采用外部调零方法。下面以 mA741为例，图3.2.2给出了常用调零电路。图3.2.2(a)所示 的是内部调零电路；图（b）是外部调零电路。
RF
＝ (1
)
一阶低通滤波电路
用jω 取代s，且令f0=1/(2π RC)，得出电压放大倍数 f0 称为特征频率
电压放大倍数
Uo Au Ui 1 RF R1 1 j f f0 Aup 1 j f f0
VD1
A +
VD2
若电源的极性错接，二极 管VD1 、VD2不能导通，使电 源断开
电源接错保护
3、输出端错接保护
利用稳压管V1和V2接成反向串联电路。若输出端出 现过高电压，集成运放输出端电压将受到稳压管稳压值 的限制，从而避免了损坏。
uI
R1
RF
A +
VDZ1
uO
VDZ2
利用稳压管保护运放
4、输出限流保护
uI = iIR = iCR
1 C 1 RC
R R
得：
uO uC
i
C
dt
u
Idt
τ = RC
——积分时间常数
积分电路的输入、输出波形
(一)输入电压为阶跃信号
uI O uO UI t0 t
当 t ≤ t0 时，uI = 0， uO = 0；
当 t0 < t ≤ t1 时， uI = UI = 常数，
方法：将输入端短路接地，调整调零电位器，使 输出电压为零。
漂移现象严重 原因： 存在虚焊点 运放产生自激振荡或受强电磁场干扰 集成运放靠近发热元件 输入回路保护二极管受光照射 调零电位器滑动端接触不良 集成运放本身损坏或质量不合格等
集成运放的自激振荡问题
运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器，在接成 深度负反馈条件下，很容易产生自激振荡。为使放大 器能稳定的工作，就需外加一定的频率补偿网络，以 消除自激振荡。图3.2.3是相位补偿的使用电路。
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Aod越大，运放的线性范围越小，
必须加负反馈才能使其工作于线 性区。
理想运放工作在非线性区时的特点
1、输出电压有两种可能 当 u u 时 当 u u 时 2、输入电流 在非线性区，虽然运放
u o U u o U
OPP
OPP
i i 0
uO +UOM
理想特性
两个输入端的电压不相等， u ， u 但理想运 即 放 rod 。