LM的波形变换电路DIY

1、LM的波形变换电路(DIY)作者:日期:2集成运放LM324的波形变换电路设计一、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内部包括有四个独立的、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（332V）、双电源

2、（土 1.5土 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&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4M3I4入.G入 2 的也EE.烝 BaanNBs Th-rlrnl 一输输 输输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、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A)电阻：680、1K、2K、3K、10K、47K、20K、30K、100K、1M电位器:2K、10K、20K、50K电容：0.3uF、0.001uF、0.1u

3、F、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、信号发生器。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基佔n瓠t(V) |，暹500Hz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uz，uo1如图1(b)所示，T 0.5ms，允许有土 5%的误差。5个人收集整理，勿做商业用途低颓信号源Uo2UP扣法斷叼2滤波器r比较黑 g三馆液产生器11¥丄图中要求加法器的输出电压Ui曷10UiUoi|。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

4、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1kQ负载上得到峰峰值为 2V的输出电压u°3。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Uii、ui2、Uo1、Uo2和Uo3的测试端子。五、实验过程1、根据题意设计出电路图；2、运用protues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、正弦信号由信号发生器调试产生；6三角波发生器中调节RV1,RV2使电路产生峰峰值为4V,周

5、期0.5ms的三角波;7、 虑波器调节RV4和RV5使电路输出波形的频率达到正确值，RV6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RV7,使输出的波形为峰一峰值2V的矩形波仿真电路图：六、模块仿真结果自激产生的三角波；（图中红线）8个人收集整理，勿做商业用途Digital OscilloscopeInv&nII III7IChamiel CPMitioriiCuirsarBCliaiNiel BChannel DPoglENWliPiMJilonPlillpnilinvsrtB C DPnsilion AC m dcU02与U01算法相同UO =U01

6、+U02 =4.5VAR8R7C355n6R10<TEXT>8LM324 <TEXT10k <TEXT><TEXT>R6iMk <TEXTU1:B10k <TEXT>R9个人收集整理，勿做商业用途R7 / R8加法器输出的U2（图中蓝线）一 R6、Uo1 一 R5)R9 R10 R7 / R8 %20k <TEXT>RV320k-H 15%10uF- 1 iTiELT> - <TifAr>i- J -*.J二丁> - 1 . RVEDigital Oscilloscope叵1CH lannel C一

7、：TB-ACDCJ1Sourc#AuKiOne-ShiA Cursorsmini 诒 I eClMtiiiel D虑波器输出的吐（图中黄线）压控电压源二阶低通滤波器12RC调节R5 R1、R4使电路达到预期效果C5小F"Lr>-C6 ： 0.1 uF Aj <TEXT> *+9打 LM324RV4 - 10k - -fRV5 .-2k - -金1 wx H 、I -R11-Digital Osdllofcope10k <TEXT>- RV6-10kII !二1.01.010lf¥uenInrvenA+B20AGD匚ACDCClonmel CCh

8、annel AGNDAjjIdSouro* » C DInvertInverti h.niiii b Cbanngl DPasiiianPDrytonPortionDC&ND(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R12U1ii100k-LM324R15100kR161k- <TEXT>个人收集整理，勿做商业用途(2)根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平+12vA+ 12V:A(1)写出Up、Un的表达式，令Up= Un,求解出的Ui即为Ut比较器输出的山(图中绿线)由于设计中有两个阈值电压Ut-和Ut+，从而得到正弦波信号(a)U

9、p> Un 时，Uo=+ Uom (b)Upv Un 时，Uo= Uom10uFR14"-RV710k-100k-C厂个人收集整理，勿做商业用途Digital OscilloscopeOfW-ShDiCursorsSOUfG*Llomel c厂 I lkHlgl EChannel D七、测试结果1、正弦波发生器的Uii端测试的波形如图12个人收集整理，勿做商业用途262、三角波发生器的UOi端测试的波形如图wvwwrn3、加法器的U2端测试的波形如图4、滤波器的U02端测试的波形如图5、比较器的U03端测试的波形如图八、我们的板子（正面）（反面）九、实验总结设计始终围绕通用的四

10、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。设计过程中遇到了很多的问题，遇到问题后便要不断的收集资料，不断的分 析，尝试怎样去解决问题。采取那种方法更好，能够更有效的解决出现的问题。在 我们拿到课程设计的题目时，首先采取的是仿真电路，但结果并不是满意，实际电 路中的数据和仿真过程有很大的差别，不断的调整电路最终解决问题。通过这几天的共同努力，互相帮助，我们学到了很多有关项目的基础任务； a. 焊接的方法和技巧；首先是看原理图，考虑好后把核心元件 LM324罢放好，分块焊 接，先焊三角波部分、加法器部分、滤波部

11、分和比较器部分，为了能让电路少走弯路，我先把元器件按原理图先在板子上笔画着，如果出现电路无法走线了，我是将 引脚错开位焊接，也有利于后面电路好走线，在这过程中，我发现一种可以利用的 走线，就是电阻两引脚之间的空隙，我的接地线就是从中引出来的，在焊接中用到 了铁丝，有助于拖锡。尽量避免跨线，走线等，还有一定要留出电路的5个波形测试点。最后，整合各模块电路。保证每块的接点对应连上。b.电路的验证及调试方法；首先用信号发生器把要求的正弦波调好，因为要求是500HZ试验台上我们应该用2K档位的，峰峰值用幅度旋钮调节到0.20V，将示波器探头接到留好的测试端 口，先调节周期，用TIME按钮，再调节幅度，用V0LTS5钮，使输出波形看着没有 明显失真就行，最后观察是否满足要求，如果不符合重复以上操作，以达到满足要 求为止。在调试三角波测试中，出现了毛刺现象，我们是增电容容值进行滤波，情 况好多了，周期没有达到要