集成运算放大器的应用.docx

实验报告一
集成运算放大器的应用
实验要求
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ui1=*sin(2*π*fo*t) (V),fo=500Hz的正弦信号,加至加法器的输入端,加法器的另一输入端加入资质振荡器产生的正弦波信号,uo1的峰峰值为4V,波形上下对称,T1=,允许T1有±5%的误差。
(a)
(b)
图1
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fo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,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ui1、ui2、uo1、uo2、uo3的测试端子。
实验仪器
电源、示波器、信号发生器、万用表
实验仿真原理图
各块功能模块设计
三角波发生器
按要求设计,利用LM324一功放和RC震荡电路和T=2R5*C1*ln(1+2R3/R1),Uo1=R1/(R1+R2)调试R1和R3得到相关要求参数。三角波仿真电路及实验结果如下:
Uo1波形
加法器的设计
输入信号为ui1,uo1,输出uo1,属于多端输入的电压并联反馈电路,采用
,
带入数值计算得:
加法器仿真电路及仿真结果如下:
Ui2波形
滤波器的设计
电路采用二阶压控电压源低通滤波器电路。由上面的原理图可见,它是由两节RC滤波电路和同向比例放大电路组成,其中同向比例放大电路实际上就是所谓的压控电压源。其特点是,输入阻抗高,输出阻抗低。同向比例放大电路的电压增益就是低通滤波器的通带增益,即,取R14=0~50k,R12=8k,放大倍数0~。
滤波器仿真电路及仿真结果如下:
Uo2波形
比较器的设计
电压比较器时对两个模拟电压比较器大小,比判断出其中哪一个电压高,比较器输入有一个同向输入端和一个反向输入端,一般设置其中一个端的输入电压为参考电压,假设同向端输入电压VA为参考端,设反向输入端输入电压为VB,当VA>VB时,输出高电平,当VB>VA时,输出低电平。
比较器仿真电路及仿真结果如下:
Uo3波形
测试过程
1、电源电路用单电源+12V制作一个±6V双电源
2、三角波产生电路(产生u01)
(1).在反相端接一个隔直电容1nF(102),使负半轴的三角波的峰值等于上半周的峰值。
(2).调节R5改变三角波的峰峰值,,然后调节R6改变三角波的频率,,。
3、加法器电路(输入ui1,uo1,输出ui2)
将第二步产生的三角波u01接到加法器电路的R2()电阻上,将500Hz、500mv低频信号接到R1(820Ω)电阻上(千万不要接反了),观察输出波形,然后按暂停,观察波形。
4、滤波放大电路。(输入ui2,输出u02)
(1).测试、调试滤波效果。Ui2用函数信号发生器产生的信号代替ui2,函数信号发生器产生500Hz、峰峰值200mV的正弦信号,调节R4、R5,使输出电压uo2达到最大,当调节函数信号发生器,使输入的信