集成运算放大器——模电课程设计

《集成运算放大器》课程设计报告

专业：

年级： 11级

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指导教师：

日期：2013年10月14日

集成运算放大器的运用

一、实验目的

1.了解集成运算放大器的功能及特点；

2.进一步掌握放大器参数的测试方法。

二、实验原理

LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。

每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”.“-”为两个信号输入端，“V+”.“V-”为正.负电源端，“V o”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。

图1 运算放大器引脚图图2 LM324N管脚图

由于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，因此被广泛应用在各种电路中。

LM324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(3—32V)；双电源(±1.5—±16V)

5.低功耗电流，适合于电池供电

6.低输入偏流

7.低输入失调电压和失调电流

8.共模输入电压范围宽，包括接地

9.差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

10.输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)

三、实验器材及设备

1.基本元件清单

集成电路：LM324一块

电 阻： 10K Ω 6个 20K Ω 1个 100K Ω 4个 4.7K Ω 1个 1 k Ω 3个 2k Ω 1个 47k Ω 1个 560Ω 1个

电位器：2K Ω 1个 10K Ω 2个 50K Ω 2个 20k Ω 1个 电 容：1000pF 1个 0.1 uF 5个 10uF 4个

电路板：1块

2.实验仪器

直流电源，DDA 函数发生器，双踪示波器，数字万用表。

四、实验要求

使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图3(a)，实现下述功能： 使用低频信号源产生)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=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1o u ，1o u 如图3(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。

图3 (a)

图3 (b)

图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。2i u 经选频滤波器

滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ，2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。2o u 信号再经比较器后在1k Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。

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。

五、实验内容

1.按照图4所示实验设计原理图焊接好电路；

2.调节电位器R4和R5，使在Uo1输出峰—峰值为4V 的三角波；

3.在Ui1输入端接入信号源（频率500Hz.电压峰—峰值为200mV 的正弦信号），在Ui2处用示波器观察输出的波形；

4.调节电位器R13，R14，R16的阻值，使在Uo2处输出正弦波（频率500Hz.电压峰—峰值为9V ）；

5.用示波器观察输出端Uo3，调节电位器R21，使输出的波形为峰—峰值2V 的矩形波。

实验结果图：

三角波：

加法器：

滤波器：

矩形波：

六、注意事项

1.电路焊接要认真，元器件排列尽量整齐，杜绝虚焊。

2.要求预留1i u .2i u .1o u .2o u 和3o u 的测试端子，以便实验过程进行检测与验证。

3.电路焊接时要注意用电安全，电烙铁通电时间长，发热大，要注意放置位置，不要被烫到身体。

4.输出端将要接负载测试性能参数，所以也要制作好接口端。

图4 放大器原理图

七、误差分析

本实验的误差主要来源于各模块电路或某个模块设计不够合理带来的误差，还有实验硬件误差，焊接点的接触问题，电容、变位器损坏等引起的误差，人为调试存在误差，电路板电路网络复杂电流不稳定，引起测试误差，电流源，函数发生器等仪器本身存在误差等，可以通过提高焊接技术减少虚焊，改善电路各模块或其中某个模块的结构，提高元器件的精密度等方式减少误差。