山东大学2011年电子设计大赛综合测评题论文报告

2011年电子设计大赛综合测评题论文报告【摘要】：集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。本次试验的基本目标是：使用一片通用四运放芯片TL084组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。【关键词】运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器目录一、设计任务...........................................................错误!未定义书签。二、设计方案及比较..............................................错误!未定义书签。1.三角波产生器................................................错误!未定义书签。2.加法器.............................................................错误!未定义书签。3.滤波器.............................................................错误!未定义书签。4.比较器.............................................................错误!未定义书签。三、电路设计及理论分析......................................错误!未定义书签。四、电路仿真结果及分析......................................错误!未定义书签。1.1oU端口.............................................................错误!未定义书签。2.1iU端口..............................................................错误!未定义书签。3.2iU端口.............................................................错误!未定义书签。4.2oU端口.............................................................错误!未定义书签。5.3oU端口.............................................................错误!未定义书签。五、总结...................................................................错误!未定义书签。一．设计任务使用一片通用四运放芯片TL084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HzfVtfui500)(2sin1.0001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1ou，1ou如图1（b）所示,1T=0.5ms，允许1T有±5%的误差。图中要求加法器的输出电压11210oiiuuu。2iu经选频滤波器滤除1ou频率分量，选出0f信号为2ou,2ou为峰峰值等于9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真。2ou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3ou。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1iu、2iu、2ou、2ou和3ou的测试端子。二．设计方案及比较该设计共分为五个部分：低频信号源、三角波产生器、加法器、滤波器、比较器，其中低频信号可以由实验室中信号函数发生器提供，同时考虑到题目中仅给出+12V和+5V两种单电源，所以还应该设计运放的供电方式。1.供电方式方案一（从运放入手）：运放的VEE端接地，VCC端接12V，利用电阻分压，将正项输入端的电压提高至+6V，如图2：图2方案二（从电源入手）：利用电容电阻的基本元器件将单电源做成双电源，如图3：图3运放的地GND使用这种方案时应注意电源的以后各级运放的GND不再是电源的负极，而是图中箭头标注的地方。方案比较：方案一有明确的公共地（GND）端，但实际连接时比较繁琐；方案二电路比较简单，但地会随着电路的变化而产生轻微变换。由于电路是在面包板上手工焊接，不易放置太多电容电阻，所以选取方案二。2.三角波产生器由于TL084仅有四个运放，结合题目要求，加法器、滤波器和比较器各需要一个运放，所以三角波产生器只能利用一个运放实现。设计方案如图4：图4在图中箭头所示的地方接入示波器输出波形如图5所示。波形近似三角波，峰峰值为4V，频率为2kHz，T=0.5ms，基本符合要求。三角波输出端图53.加法器加法器要求输出11210oiiuuu所以应采用同相加法器，根据要求计算电容参数，得到电路图如图6，输出端输出的波形如图7所示。输出波形的包络的最大值为3V，最小值为1V，符合11210oiiuuu的要求。输出端图6图74.滤波器分析可知滤波器应该滤除2kHz的分量而输出500Hz分量，并且实现4.5倍增益，滤波器电路图如图8所示，输出波形如图9所示，近似正弦波，且实现了要求增益。图8（滤波器电路图）图9（滤波器输出）5.比较器电路图如图10所示，图中电位器可以调节输出波形的峰峰值，输出波形如图11所示，为峰峰值为2V的方波。图10（比较器）图11（比较器输出波形）6.总电路综合以上可以得到总电路图如图12所示电源三角波发生器加法器滤波器比较器