四川大学模电试验集成运算放大器的应用

1、e”大孝模拟电子技术实验报告题目集成运算放大器的应用上课时间周四上午第一二大节组号8-1时间2019年6月11日学生姓名学号年级学院专业201714*201714柳*2017级2017级电子信息学院电子信息学院电子信息工程电子信息工程一、设计任务及要求使用通用四运放芯片LM324(个数不限)组成电路，原理框图如下图1(a)所示，实现下述功能：使用低频信号源产生Uii=0.1sin2Ttf0t(V),f0=500Hz的正弦波信号，加至加法器输人端，加法器的另一输人端加入由自制振荡器产生的信号UOIOUOI如下图1(b)所示，TI=0.5ms,允许TI有+5%勺误差。图图1(a)中， 要求加法器的

2、输出电压Ui2=10U1+Uo1oUi2经选频滤波器滤除UOI频率分量，选出f0信号为Uo2,Uo2为峰峰值为9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真。Uo2信号再经比较器在1kQ负载上得到峰峰值为2V的输出电压Uo3o电源选用土12V和5V电源，由稳压电源供给。不得使用额外电源和其他型号运算放大器。要求预留Ui1、Ui2、Uo1、Uo2和Uo3的测试端子，以方便测试。网网”)v6500Hl加法赛网信号源网信号源三启波声生器仍仍图图1由由1片四运放芯片片四运放芯片LM324组成电路组成电路二、方案理论分析如图所示为方波和三角波振荡电路。该电路利用运放产生高精度的方波和三角波，输出频率由电阻R1、

3、R2和R3以及电容C确定，其计算公式为:f0=R3/(R2*4*Ri*C)R3我们选择20kQ,R2我们选择10kQ,R1我们选择5kQ,电容我们选择0.05pF,根据公式计算f0=2kHz,由于仿真的时候出来的波形不太稳定，所以我们选用了稳压管1N473QUz=3.9V.仿真电路如下：2.加法器加法器公式为Uo=R*(Ui1/R1+Ui2/R2),根据题目要求Ui2=10Ui1+Uo1,所以选择R1=10kQ,R2=1kQ,R3=1kQ,R4=10kQ,仿真电路图如下:3.滤波器选用的低通有源滤波器，通带电压放大倍数为：Avp=1+RF/Rf通带截止频率为：fp=1/(2兀，(RI*R2*C

4、I*C2)根据实验室的元件情况，我们选择R1=R2=3.3kQ,Rf=12.5kQ,RF=10kQ,C1=0.1科F这样放大彳数AVP=2.25,用两个滤波器级联，则放大倍数A约为5,而且也具有很好的滤波效果。R810kQR810kQ仿真电路图如下。VCCl12VVCCl12V如图，电压比较器工作在非线性区，为了减小输出电压，我们在输出端接了一个阻以及一个下拉电阻，Uo=Uom*RL/(R12+RL)=0.0625Uom.5.完整仿真电路4.比较器15k的电三、实验的安装调试及功能测试1.实验的安装按照仿真正确的电路图， 在实验室领取相关元器件以后， 在面包板上连接电路如下：2 .波形、数据的

5、记录以及与理论对比分析2.1自制振荡器自制振荡器uo1测试端子输出波形:其中频率f0=2.37kHz,峰峰值P=4.6V。理论上应为频率f0=2kHz,峰峰值VPP=4.0VO实测值与理论值误差在允许范围以内。2.2加法器加法器Ui2测试端子输出波形：Ui2=10Ui1+Uo12.3滤波器滤波器Uo2测试端子输出波形:其中频率f0=510.2Hz,峰峰值VPP=18.6V。理论上应为频率f0=500Hz,峰峰值VPP=8.0VO误差分析：频率的实测值与理论值在误差允许范围以内，但峰峰值实测值有误，在实验过程中我们误操作测试了滤波器的未分压的输出端，导致峰峰值测出来远大于理论值，但不影响后面电路

6、2.4比较器比较器Uo3测试端子输出波形:其中频率f0=502.5Hz,峰峰值VPP=2.06V。理论上应为频率f0=500Hz,峰峰值VPk2.0V。实测值与理论值误差在允许范围以内。四、实验元件清单RefOes电菖理区段系刖值CJCJ工和CAPATJTURCAPATJTUR口。邛F FC2C25 5.世CAPACITORCAPACITORQJpFQJpFC35.305.30CAPACITORCAPACITOR0.10.1C4C4l lJOJOCAACiFURCAACiFUR民邛卜CSCSS.30S.30CAPACTTORO.lpFO.lpF01015.35.3口DIODE5_VRTUAL3

7、.9V3.9VD25.305.30口KJDEKJDE兄VHTUAI.VHTUAI.3.9V3.9VR1R1S.30S.30RESCSTOflRESCSTOfl淞R2R23.303.30RESETORRESETORlOkfllOkflR3R3530530REStSTDRREStSTDR20kQ20kQR+R+5.305.30RfStSTCRRfStSTCR10k&10k&R5R55.305.30RE5EDRRE5EDR1010F6F65.305.30RFSCSTORRFSCSTORl?.5kQR7R75.305.30RESC5T0RRESC5T0Rl l熄FAFA5.3D5.3D

8、RFSraTORRFSraTORLOkHLOkHkgkgtttSLSTDRtttSLSTDR12.MCQ12.MCQRIDRID5.3a5.3aREStSTDRREStSTDRRllRll5.305.30RE5L5T0H3.3kp3.3kpRI2RI25.305.30RESISTORRESISTOR15m15mRBRB5.305.30RESISTRESIST阴1QR1QRR14R145.305.30RESETORRESETOR必由R15R155.305.30RESLETORRESLETORRISRIS5 5JOJORESKTOP.RESKTOP.5 52 2R17R175,305,30RESR

9、ES缸。R R3 3蜕RLRL5.305.30RESCSTORRESCSTOR1 10 0RL1RL15.305.30RE5HDRRE5HDRlOkQlOkQUIUI5.305.30A AOPAMPOPAMPLM324hLM324h上升沿上升沿F通通LU2U2330330B B。栏砧IPIPLM324hLM324hU3U35.305.30C COPAMPOPAMPIM324NIM324NIXIX5.305.30D DOPVMPOPVMP1 1田？4H4HU5U5口OPIMPOPIMPLM374MLM374MU6U65.305.30A AOPMFOPMFi iwir.wir.五、思考题1、LM3

10、24芯片可以由单电源供电或者双电源供电，本实验为什么选择双电源供电？由单电源变为双电源，可以有哪些方式？答：因为该实验电路电压的输出是有正有负的，要是是单电源供电的话，电源最低电平是0V(GND,当输出结果应该为负的时候，就被强制钳位在0了。另外，要是运放的输入电平有负电平的话，要是用单电源供电，就易使运放损坏。一般来说，运放的输入或者输出电平，是在其供电电平范围之间的。所以说双电源供电，是为了使输入和输出的电平范围能达到负电平。单电源转双电源的芯片较多， 大体可分为集成电路非门、 集成运算放大器(如TDA2030、555时基电路等三种。其中集成运算放大器构成的转换电路稳定性较好。2、 滤波电

11、路选择低通滤波和带阻滤波各有什么效果？在本实验中哪种方案效果更好？答：低通滤波器是滤波器的一种，是一种信号选择电路，容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过。在仪器、音响、信号处理等电路中都有作用，可以实现按频率对信号进行选择，避免高频信号的干扰。带阻滤带阻滤波器能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，波器能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。3、请阐释三角波发生器的设计理由。答：三角波发生器包括滞回比较器和RC积分器两个部分。滞回比较器反馈信号Uf由两级运放的反馈电阻共同决定，U加在同向端，U为正，则Ubi=+U,U为

12、负，则Ubir-UzoUO1接在积分器的反向端，Ui=+U时，UO双向变化，UO=-Uz时，UO2正向变化，形成三角波信号。六、实验心得体会通过本次实验我们两个人收获了很多，我们经过讨论后，总结与收获如下：1、本次实验，很好地检验了我们对电路、模拟电子技术理论知识是否能活学活用以及头脑是否灵活，同时，训I练和检验了我们的模拟电子设计能力。2、做完实验，我们真正掌握了书本上的理论知识，加深了我们理论与实际之间的联系。我们能熟练运用示波器、函数信号发生器等3、当实验的结果与理论值不同，我们会主动思考出现不同的原因，进行分析并解决。这无形中就培养了我们思考问题、解决问题的能力。4、做实验时必须要细心。我们元器件教