集成运算放大器的应用及信号源制作

《集成运算放大器的应用及信号源制作》课程设计报告专业：11通信工程学号：110307040姓名：李激流指导教师：吴志伟日期：2013年6月28日集成运算放大器的应用及信号源制作一、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内部包括有两个独立的、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、LF353芯片、8脚插槽、14脚插槽、稳压二极管(IN4732A)电阻：0.56K、1K、2K、3K、10K、47K、20K、30K、100K、1M电位器：2K、10K、20K、50K电容：1nF、10nF、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(2sin1.001tfui，zfH5000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，msT5.01，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、1ou、2ou和3ou的测试端子。五、实验过程1、根据题意设计出电路图；2、运用Multisim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、正弦信号中调节R6使电路自激震荡(即R5+R6+R22R3)，在调节R9和R10使电路产生峰峰值为200mV的波形，其中频率由R7和R8调节；6、三角波发生器中调节R15使电路产生峰峰值为4的三角波；7、虑波器调节R1和R4使电路输出波形的频率达到正确值，R25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R30，使输出的波形为峰—峰值2V的矩形波仿真电路图:正弦波发生器器比较器加法器三角波滤波器六、仿真结果正弦信号：以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，两个网络构成桥路，一对顶点作为输出电压，一对顶点作为放大电路的净输入电压，就构成文氏桥振荡器。要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的f0，且在合闸通电时对于f=f0信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。起振条件：1FA三角波：由RCf21这个公式算出R16和C5加法器：1I181O1817232217)19021(uRRRRRRRRu∥∥U02与U01算法相同UO=UO1+UO2=4.5V。虑波器：压控电压源二阶低通滤波器0p20p]3[j)(1ffAffAAuuuRCf21调节R25、R1、R4使电路达到预期效果比较器：(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)UpUn时，Uo＝＋Uom(b)UpUn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Ui1端测试的波形如图2、三角波发生器的Uo1端测试的波形如图3、加法器的Ui2端测试的波形如图4、滤波器的Uo2端测试的波形如图5、比较器的Uo3端测试的波形如图八、实验总结刚来到电路图的时候我被吓到了，觉得好像要完成它是一件极具艰难的任务。后来通过查资料明白了各个元器件的作用，各个芯片的作用以及各部分电路将要实现的功能。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。然后就是画引脚图了，我讲电路图打印出来然后挨个标上了引脚，所有的器件都根据我的引脚图来焊接。在电路设计和焊接的过程了，我遇到了很多的问题，我也知道自己的理论知识掌握的不好，但是我很努力的去面对问题和解决问题，我觉得通过这次课程设计我学到了很多，在实验知识方面也方面成长了很多。记得板子刚焊完的时候，有一丝小小的成就感和小兴奋，但一当我接上示波器以后才难过的发现板子不能实现它应该实现的功能，出来的波形凌乱而无规律。后来我就用万用表一个点一个点检查电路，看是否虚焊或是短路了，结果都不是，我挺苦恼的。经过好一番折腾，才终于找到了问题的所在，原来是因为少接了一条线，芯片的第十三脚漏接了。我真是个粗心的人啊，竟然犯了如此低级的错误，我必须好好反省自己并且改正。做通信这一行，一定要具备沉着冷静的性格和细心耐心的品质。还有一点我自己感觉挺不满意的，那就是我焊出来的板尽管能用但非常不漂亮，焊点不圆滑，排版也不科学，让我意识到自己的动手能力还有很多欠缺，在今后的日子里要多学习多练习，希望自己能有所进步。通过这次课程设计我如知道了稳压二极管的一些参数，在没有万用变的情况下如何识别电阻、电容的大小。虽然很累，但看到最终自己的板能用就觉得有莫大的欣慰。很开心也很难忘有这样的一个经历。