全国大学生电子设计竞赛试验报告

1、如11年全国大学生电子设计竞赛实验报告一、实验目的1、熟练掌握各种常用实验仪器的使用方法。2、熟悉LM324运放的典型参数及应用。3、掌握PDF资料的查询与阅读方法。4、掌握电子设计与调试的基本流程及方法。二、实验内容设计要求：使用一片通用四运放芯片LM32创成电路|g图见图1,实现下述功能:1.使用低频信号源产生 51 =0.1sin 2T1f0t(V) , f 0 =500Hz的正弦波信号，力口至加法器输入端。2 .自制三角波产生器产生T=0.5ms( ±5%, VP-p=4V的类似三角波信号u0，并加 至加法器的另一输入端。3 .自制加法器，使其输出电压 U2 = IOUu+U

2、i。4 .自制选频滤波器，滤除Uoi频率分量，得到峰峰值等于9V的正弦信号U02, Uo2 用示波器观察无明显失真。5 .将Uoi和Uo2送入自制比较器，其输出在1KQ负载上得到峰峰值为2V的输出电压 Uo3。方案论证与数值计算：由于电源只能选用+12V和+5V两种单电源，由稳压电源供给，而LM324MM有宽的单电源或双电源工作电压范围，单电源：3-30V, 双电源：1.5V-15V,经过实验我们选择双电源供电，所以进行电源的搭建 】三角波发生部分:三角波发生器电路按照由方波经过积分电路得到，需要两个放大器，不满足实验要求。利用RC充放电模拟三角波，通过两个电位器分别来调节周期和峰峰值至实 验

3、要求的值。达到合理利用现有资源高效达到要求的目的。因此我们采用方案二。题目要求三角波发生器产生的周期为 T=0.5ms, Vpp=4V勺类似三角波。我们由公 式 T=2*R14*C1*ln (1+2*R3/R15 )另外运放 1 端输出电压设为 U,则 Uo1= (R15/(R15+R1 ) *U。选取电容为较常见的47nf,计算得R1=2R14 R14=0-5K,所以取R1为0-10k ; 得到 R15=0-10K；R14； - ：5.1kQ； VEE VEgMR1 6V V£CR15AAAWV10kQ6.8kQ加法器部分VA：R4 : 20k：,：R7 ：rW11tl -gi 啊

4、! ,，LM324N4 sl.手Pl正弦波*，R5 ：VA-"OLI , i B Ji a si iaH ml| Ucl：R8 ：-VA-：20kL：加法电路要实现 2 二 10Uii+4i 由于是同向加法器,Ui2=(R8/R4)*Uo1+(R8/R5)Ui1 其中要满足 R7/R8=R4/R5/R6 。如设 R8=20K, R7=1K 则 R4=20K, R5=2K, R6=2K.2阶低通滤波电路：二阶压控电压源低通滤波器如图2所示，它由两节RC滤波器和同相放大电路组成。其中同相放大电路实际上就是所谓的压控电压 源，它的电压增益就是低通滤波的通带电压增益，即 4=跖=1 +81

5、.传递函数可以推导出二阶压控电压源低通滤波器的传递函数为月=_所闻=细S2+匕S+或 +0"5十或Q f C上式为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中所为特征角频率，而Q 则称为等效品质因数。上式表明，Ao=Avf<3,才能稳定工作。当Ao=Avf>5 A（s） 将有极点处于右半s平面或虚轴上，电路将自激振荡。2 .幅频响应用s=j代入上式可得幅频响应和相频响应表达式为用明=L-H力图“、由/（稣0）审（j田）=_arctg 产号1-相频响应表达式表明，当切=0时， 因砌=4 = 4 当0TS时， |乂。田）|->0。显然，这是低通滤波电路的特性。由幅频响应表达

6、式可画出不同 Q 值下的幅频响应，如图3所示。由图可见，当Q=0.707时，幅频响应较平坦，而当Q>0.707时,将出现峰值，当Q=0.707和 心/4=1情况下，0,1 0.2 0,512 3 51,0 勿仍二阶低地滤波电路的幅频响应201g依坤）/闻=3超 ;当""=10 时， 2Qlg恢词/匐=-4。犯低通滤波电路的滤波效果好得多,所以采用此方案。设计一个压控电压源型二阶O这表明二阶比一阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率 fo=500 Hz,试确定电路中有关元件的参 数值，根据实验过程中发现仅仅2阶波形会被高频信号干扰，所以在输出再加一 个低通滤波。- 0R2

7、1.2kQLAN比较器部分R9 qW5.1 kQR36.8kQ* a * a a *»_ l * a n * aVEE 喝 20kQ :Key=AU3AATC2=bl00nE_0 6VC3TFTO1.8k。Ril证c LM32VCC4AN- C4 士10VEEVE於1.8kQVCC LM324ANvccXFG2比较器部分信号Uo1与Uo2进行比较，当两个信号值相同时输出电压发生跳变，输出的电压通过运放的自身实现限幅，为了在1k负载上得到Vp-p=2V的电压电路图中利用 R13进行分压，Uo3= (RLZ (R13+RL) ) *U.完整电路仿真图同 *VVCC-WV-P -MIru：

8、-S.akDC3 HF ?2CnF2耿口仿真结果图Vcc :联vcc1扁口实物图测试结果记录:fi>500pa CHI +RCuy-cjA>500pi CHI +AC0<06 V? H£"环FSV-CIPCB图PCB£三角波加法器正弦波方波总结与改进方案LM324的综合应用增强了我们的实际动手能力， 通过理论联系实际解决具体问题 提升了学习电子技术的兴趣。电路调试的时候花去的时间占据了大半的课程设计时间， 通过对本次课程设计的 实践，我们进一步熟悉了示波器，波形发生器，数字万用表的使用。希望下次能 够用更少的时间完成实验，更好的设计出电路。三、实验器材（一）实验仪器?万用表?直流稳压电源?示波器?低频函数信号发生器?电烙铁（二）实验元件基本部分：通用电路板一块、LM324一片、电位器4个，电阻，电容，细导线, 焊锡丝等若干。四、实验原理1 .类似三角波的产生可利用方波产生电路中的 RTC饶放电的波形。2 .加法器、滤波器（低通）、比较器电路见模拟电路教材。五、实验注意事项1 .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。2 .要求预留Uii、Ui2、Uoi、u02、和Uo3的测试端子，建议在相应节点焊接导线,方便测试。3 .实验中基本部分的制作只允许使用电阻、电容和一个LM324