2011年全国大学生电子设计竞赛综合测评题论文报告.doc

WORD 格式 整理 学习 参考 资料 分享 放大器的应用 [摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。　　本课程设计的基本目标：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。 [关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器 目录 TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc24834 一、 设计任务 PAGEREF _Toc24834 4 HYPERLINK \l _Toc16112 二、 设计方案及比较 PAGEREF _Toc16112 5 HYPERLINK \l _Toc17800 1. 三角波产生器 PAGEREF _Toc17800 5 HYPERLINK \l _Toc22024 2. 加法器 PAGEREF _Toc22024 6 HYPERLINK \l _Toc26465 3. 滤波器 PAGEREF _Toc26465 7 HYPERLINK \l _Toc7103 4. 比较器 PAGEREF _Toc7103 8 HYPERLINK \l _Toc29335 三、 电路设计及理论分析 PAGEREF _Toc29335 9 HYPERLINK \l _Toc19108 四、 电路仿真结果及分析 PAGEREF _Toc19108 12 HYPERLINK \l _Toc17261 1.端口 PAGEREF _Toc17261 12 HYPERLINK \l _Toc21048 2.端口 PAGEREF _Toc21048 13 HYPERLINK \l _Toc1685 3.端口 PAGEREF _Toc1685 13 HYPERLINK \l _Toc8877 4.端口 PAGEREF _Toc8877 14 HYPERLINK \l _Toc20615 5.端口 PAGEREF _Toc20615 14 HYPERLINK \l _Toc30599 五、 总结 PAGEREF _Toc30599 15 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（a），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由自制振荡器产生的信号， 如图1（b）所示,=0.5ms，允许有±5%的误差。 图中要求加法器的输出电压。经选频滤波器滤除频率分量，选出信号为,为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。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。 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、、、 和的测试端子。 设计方案及比较 设计有五个部分，其中低频信号源使用信号发生器，其余四部分设计方案如下： 三角波产生器 初始方案： 根据《模拟电子技术基础》书上的方波发生器产生方波，然后再采用微分电路对信号处理，输出即为三角波。 图1.1 图中：R1 = 6.8k?，R2 = 10k?，R3 = 30k?，R0 = 3.9k?，R4 = 10k?，R5 = 20k?，C = 0.1?F， DZ1和DZ2采用稳压管。 运算放大器A1与R1、R2、R3及R0、DZ1、DZ2组成电压比较器。当积分器的输入为方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，比较器与积分器首尾相连形成闭环电路，能自动产生方波与三角波。三角波（或方波）的频率为： 改进方案： 由于LM324只有四个运算放大器，如果三角波产生使用两个，则后面的三个电路中有一个无法实现，所以只能采用一个运算放大器产生。同时由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。设计电路如图1.2 图1.2 加法器 方案： 由于加法器输出，所以采用求和运算电路，计算电阻电容的参数值，电路见图2.1 图2.1 滤波器 初始方案： 由于正弦波信号的频率为500Hz，三角波的频率为2KHz，滤波器需要滤除，所以采用二阶的有缘低通滤波器。见电路图3.1 图3