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2019集成运算放大器的应用实验报告

'2019集成运算放大器的应用实验报告'
集成运算放大器的应用实验报告  【摘要】: 本题目关于放大器设计的基本目标:使用一片通用四运放芯片LM324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。  【关键字】:运算放大器LM324、三角波信号发生器、加法器、滤波器、比较器    一、设计任务  使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1,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自制振荡器产生的信号uo1, uo1 如图1所示, T1=,允许T1有±5%的误差。  图中要求加法器的输出电压ui2=10ui1+uo1。ui2 经选频滤波器滤除uo1 频率分量,选出f0 信号为uo2,uo2 为峰峰值等于9V 的正弦信号,用示波器观察无明显失真。uo2 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uo3。 电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源,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ui1、ui2、uo1、uo2 和uo3 的测试端子。  二、设计方案  1、 三角波发生器  于用方波发生器产生方波,再经过积分电路电路产生三角波需要运用两个运算放大器,而LM324只有四个运算放大器,每个电路运用一个,所以只能用一个运算放大器产生三角波。同时于器件不提供稳压二极管,所以电阻电容的参数必须设计合理,用直流电压源代替稳压管。对方波放生电路进行分析发现,如果将输出端改接运放的负输入端,出来的波形近似为三角波。电路仿真如下图所示:  2、 加法器  于加法器输出ui210ui1uo1 ,根据《模拟电子技术》书上内容采用求和电路,电路如下所示:  3、 滤波器  于正弦波信号ui1的频率为500Hz,三角波uo1的频率为2KHz,滤波器需要滤除  uo1 ,所以采用二阶的有源低通滤波器。电路仿真如下图:  4、 比较器  于单门限电压比较器的抗干扰能力差,所以采用迟滞比较器,电路仿真如图所示:  三、电路设计及理论分析: 1、 总电路图:  2、 三角波发生器:  根据RC充放电过渡过程的分析,电容电压编号应符合下面公式  UCUC [UC(0)UC ]e-t  式中 UC(0)初始电压; 充电终了电压; 充电时间常数。 解方程式可得  T2R3Cln(12R1) R2所以该电路振荡周期有 ,C和 决定,改变这些元件参数可以调节方波的周期。 要求可知,电路的输出波形应为三角波,峰值为2V,振荡周期为。 电路振荡周期为  T2R3Cln(12R1) R2  
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