LM324的波形变换电路DIY资料全

集成运放LM324的波形变换电路设计

一、设计目的

1、掌握LM324的应用

2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计

二、设计原理

1、原理：LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

2、LM324的特点：

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、低输入失调电压和失调电流

7、共模输入电压范围宽，包括接地

8、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

9、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)

3、LM324引脚图

4、LM324内部电路图

三、实验设备与器件

1、基本元件清单 LM324芯片、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A)

电阻： 680、1K 、2K 、3K 、10K 、47K 、20K 、30K 、100K 、1M 电位器 ：2K 、10K 、20K 、50K

电容：0.3uF 、0.001uF 、0.1uF 、10uF

电路板 1块

2、实验仪器

直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生器。

四、设计要求

使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图1(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1(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。

(a)

(b)

图1 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。

要求预留1i u 、2i u 、1o u 、2o u 和3o u 的测试端子。

五、实验过程

1、根据题意设计出电路图；

2、运用protues 进行仿真看电路设计的是否有问题；

3、运用软件仿真是应改变电路中某些电阻值，由于实际电路所在环境有干扰和误差；

4、绘出实际电路模型后，再焊接电路板，这样易于检查错误；

5、正弦信号由信号发生器调试产生；

6、三角波发生器中调节RV1,RV2使电路产生峰峰值为4V,周期0.5ms的三角波；

7、虑波器调节RV4和RV5使电路输出波形的频率达到正确值，RV6改变波形的幅值使其峰峰值达到9V；

8、用示波器观察Uo3，调节电位器RV7，使输出的波形为峰—峰值2V的矩形波

仿真电路图:

六、模块仿真结果

自激产生的三角波；（图中红线）

加法器输出的U i2(图中蓝线)

1i 1O 8

710987)561(u R R R R R R R R u ⋅++⋅+

=∥∥ U02与U01算法相同

UO =UO1+UO2 =4.5V 。

虑波器输出的U o2（图中黄线）

压控电压源二阶低通滤波器

p 20p ]3[ j )(1f f A f f A A u u u &&&-+-= RC f π21-=调节R5、R1、R4使电路达到预期效果

比较器输出的U o3（图中绿线）

(1)写出Up、Un的表达式，令Up＝Un，求解出的Ui即为Ut；

(2)根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；

(3)根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向

(a)Up> Un时，Uo＝＋Uom (b)Up< Un时，Uo＝－Uom

由于设计中有两个阈值电压Ut-和Ut+，从而得到正弦波信号

七、测试结果

1、正弦波发生器的U i1端测试的波形如图

2、三角波发生器的U o1端测试的波形如图

3、加法器的U i2端测试的波形如图

4、滤波器的U o2端测试的波形如图

5、比较器的U o3端测试的波形如图

八、我们的板子（正面）

（反面）

九、实验总结

设计始终围绕通用的四运放芯片展开，电路中多采用借鉴相关的功能的电路，根据原理公式计算出需要的参数值并运用于电路。将各个设计的模块组合实现总的功能。设计过程中遇到了很多的问题，遇到问题后便要不断的收集资料，不断的分析，尝试怎样去解决问题。采取那种方法更好，能够更有效的解决出现的问题。在我们拿到课程设计的题目时，首先采取的是仿真电路，但结果并不是满意，实际电路中的数据和仿真过程有很大的差别，不断的调整电路最终解决问题。

通过这几天的共同努力，互相帮助，我们学到了很多有关项目的基础任务；a.

焊接的方法和技巧；首先是看原理图，考虑好后把核心元件LM324摆放好，分块焊接，先焊三角波部分、加法器部分、滤波部分和比较器部分，为了能让电路少走弯路，我先把元器件按原理图先在板子上笔画着，如果出现电路无法走线了，我是将引脚错开位焊接，也有利于后面电路好走线，在这过程中，我发现一种可以利用的走线，就是电阻两引脚之间的空隙，我的接地线就是从中引出来的，在焊接中用到了铁丝，有助于拖锡。尽量避免跨线，走线等，还有一定要留出电路的5个波形测试点。最后，整合各模块电路。保证每块的接点对应连上。b.电路的验证及调试方法；首先用信号发生器把要求的正弦波调好，因为要求是500HZ，试验台上我们应该用2K档位的，峰峰值用幅度旋钮调节到0.20V，将示波器探头接到留好的测试端口，先调节周期，用TIME按钮，再调节幅度，用VOLTS按钮，使输出波形看着没有明显失真就行，最后观察是否满足要求，如果不符合重复以上操作，以达到满足要求为止。在调试三角波测试中，出现了毛刺现象，我们是增电容容值进行滤波，情况好多了，周期没有达到要求，我们进行电位器调节，来改变周期以达到要求，加上正弦波后，输出端输出的是三角波，依然出现毛刺，我们还是用10uF电容进行替代的，换上大点电容后幅度下降了，这是需要改进的。

非常感谢小组同学们的团结协助，积极沟通和认真刻苦。也正是这些内在的品质驱使着我们要完成任务！愿这些品质在我们身上会一直发扬下去！最后，还要非常感谢在设计过程中老师和学长们的帮助。