模拟电子技术基础课程设计报告

《模拟电路基础》

课程设计

课题名称___集成运算放大器的应用___

班级_______09电信（1）班______

姓名__________陈先樑___________

学号__________090303015__________

指导教师__________吴志伟____________

日期_______2011~2012上学年____

集成运算放大器的应用

摘要

使用一片通用四运放芯片LM324组成电路实现下述功能：

使用低频信号源产生，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，如图1(b)所示，，允许有±5%的误差。

要求加法器的输出电压。经选频滤波器滤除频率分量，选出信号为，为峰峰值等于9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真。信号再经比较器后在1kΩ负载上得到峰峰值为2V的输出电压。

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、、、和的测试端子。

一、概述

1、设计的组成部分

（1）方波-三角波产生电路设计

（2）加法器

（3）低通滤波器

（4）比较器

2、设计的目的

（1）掌握LM324芯片的基本组成电路；

（2）熟悉一些基本器件的应用;

（3）熟悉多功能板的焊接工艺技术和电子线路系统的装调技术;

（4）设计一个用集成运算放大器构成的基本电路。熟悉集成运算放大器波形变换与三角波，正弦波等的产生电路的工作原理，并且知道其设计和调试方式。

二、单元电路设计

1、三角波产生器的设计

如下图1.1.2所示为由集成运放构成的方波和三角波发生器电路，图1.1.3为由集成运放构成的方波和三角波发生器的输出波形图。

图1.1.2 三角波产生器

三角波.png

图1.1.3方波和三角波发生器的输出波形图

功能：方波和三角波发生器功能主要是产生如图1.1.3的三角波其中。

由集成运放构成的方波和三角波发生器的形式很多，但通常由滞回比较器和积分电路构成。按积分电路的不同，又可以分为两种类型：一类是由普通的RC积分电路组成，另一类由恒流充放电的积分电路和滞回比较器组成。

在本次的课程设计中方波和三角波发生电路是采用了由集成运放组成滞回比较器和普通的RC积分电路组成。

2、加法器设计

如下图1.1.3为加法器的原理图

图1.1.3 加法器原理图

功能：由低频信号源产生，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要求输出实现电压。

3、滤波器设计

如下图1.1.4为滤波器的设计原理图

图1.1.4滤波器原理图

功能：经选频滤波器滤除频率分量，选出信号为峰峰值等于9V的正弦信号。

4、比较器设计

如下图1.1.5为比较器原理图

图1.1.5比较器原理图

功能：信号再经比较器后在1kΩ负载上得到峰峰值为2V的输出电压

5、器件选择与参数设定

1、选择集成运算放大器

1、由于方波前后沿与用作开关的器件A1的转换速率SR有关，因此当输出方波的重复频率较高时，集成运算放大器A1应选用高速运算放大器，一般要求时选用通用型运放即可。

2、集成运算放大器A2的选择：积分运算电路的积分误差除了与积分电容的质量有关外，主要事集成放大器参数非理想所致。因此为了减小积分误差，应选用输入失调参数（VI0、Ii0、△Vi0/△T、△Ii0/△T）小，开环增益高、输入电阻高，开环带较宽的运算放大器。

2、确定正反馈回路电阻R1与R2

R1与R2的比值均决定了运算放大器的A或A1触发翻转电平，也就决定了三角波的输出幅度。因此根据设计要求的三角波输出幅度，由上式(3)可以确定R1和R2的阻值。由（3）式可以得到R1 /R2=1/3。

3、确定积分时间常数RC

积分元件R、C的参数值应根据方波和三角波所要求的重复频率来确定。当正反馈回路电路R1、R2的阻值确定之后，再选取电容C的值，由上式(1)可求的R。

4、LM324介绍

LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外,四组运放相互独立。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,“Vo”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Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2

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。

5、总体设计

整个系统的设计框图如下图1.1.6

原理框图.png

图1.1.6系统连接图

三、系统调试

1、三角波发生器仿真输出波形图

2、加法器仿真输出图

3、滤波器的仿真输出图

4、比较器的仿真输出图

5、设计过程中所用到的仪器

① 选取的元器件如下：

函数信号发生器；

示波器；

直流电源；

集成运算放大器 LM324 1片

电阻 560 Ω、1 kΩ、10kΩ 、 100kΩ 、电位器103、502、503 若干

电容 330μF 、0.1μF、0.001μF、10μF

② 课程设计进行过程及注意事项

(1）进行方案论证，合理设计高效率音频功率放大器的电路原理图；

(2）单元电路组装调试；

(3）整机组装调试。

四、设计总结

大二下学期我们开设了《模拟电路》课，这门学科属于我们的专业课，且只是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在上学期暨模电学完之际，这学期来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的任职，而且还及时、真正的做到了学以致用。

这两周的课程设计，在我们不懈的努力与切实追求下终于做完了课程设计在这次课程设计过程中，我也遇到了很多问题。比如在滤波器这一模块我就弄了很长时间，先是远离不清晰，这直接导致了我无法很顺利地连接电路，然后翻阅了大量书籍，查资料，终于在书中查到了有关章节，并参考，并设计出了滤波器的电路图。但仿真是一回事实际电路又是一回事，在滤波器上我花了很多的心血，不过上天不负苦心人总算把它做好了。这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些。