(电子电路设计) -

《电子线路设计》课程设计报告

集成运算放大器设计

专业班级 学生姓名 学生学号 序 号

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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、两个设计模块，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。

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目录

一、 设计任务 .......................................... 4 二、 设计方案及比较 .................................... 5 1. 三角波产生器 ...................................... 5 2. 加法器 ............................................ 6 三、 电路设计及理论分析 ................................ 7 1. 三角波发生器 ...................................... 7 2. 加法器 ............................................ 8 四、 电路仿真结果及分析 ................................ 9 1.三角波发生器 ....................................... 9 2．加法器 ............................................ 9 五、 总结 ............................................. 11 1. 单电源转换双电源 10 2. 单电源和双电源的区别及其对电路的影响 11 3. 感想 11

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一、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ui10.1sin2f0t(V)f0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uo1，uo1 如图1（b）所示,T1=0.5ms，允许T1有±5%的误差。

图中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f0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。

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二、设计方案及比较

1.三角波产生器

①RP1 与 R1 构成滞回比较器门限为

±UT=Uo[R1/(R1+RP1)]=±2V 来限定三角波的幅值；

②RP2 与 C1 构成 RC充电电路，利用 RC 充电 电 路 时 间 常 数 τ

=RP1· C1， 再利用一阶RC 电路的三要素法就可以求得，三角波发生电 路 的 振 荡 周 期T=2RP2· C1ln(1+2R1/RP1);注：从振荡周期 T 中可以看出调节幅度会影响频率，而调节频率不会影响幅度，所以我们是先调节幅度后再调节频率；

设计电路如图

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2.加法器

① 此 电 路 为 反 相 求 和 电 路 Ui2=-R4(Uo1/R2+Ui1/R3) 代 入 电 路

参 数Ui2=-(10Ui1+Uo1)

② R5 和 R6 构成补偿电阻。

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三、电路设计及理论分析

1. 三角波发生器

根据RC充放电过渡过程的分析，电容电压编号应符合下面公式

-tUCUC()[UC(0)UC()]e

式中 UC(0)初始电压；UC()充电终了电压;充电时间常数。

T2R3Cln(12R1)R2

解方程式可得

R1所以该电路振荡周期有R3，C和R2决定，改变这些元件参数可以调节方波的

周期。

由要求可知，电路的输出波形应为三角波，峰值为2V，振荡周期为0.5ms。

T2R3Cln(12R1)R2

电路振荡周期为

经过计算R3=10KΩ,R2=1.75KΩ,R1=1KΩ,C=30.2nF。 理论波形为

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2. 加法器

加法器输入输出满足ui210ui1uo1。根据“虚短”和“虚断”的原则，节点的电流方程为

ui1ui2uo，所以输出的表达式为 R1R2RfuoRf(ui1ui2) R1R2计算取R1=1KΩ，R2=10KΩ,Rf=10KΩ.

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四、电路仿真结果及分析

1.三角波发生器

2． 加法器

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3.电路整体图

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五、总结

1.单电源转换双电源

通过选取 地(GND)，地就是参考点，通过选取 12V 中点为参考点，就可以转变成双 6V。

2.单电源和双电源的区别及其对电路的影响：

如果是用单电源的话， 在第一级输出就要为输入波型抬高(加入直流分量),要在最后一级输去加滤波电容，把直流分量滤除，而双电源就不需要。 3.感想

在这次实验中，我完成了电路布线图，并且和队友一起合作完成了焊接和调试工作。在这次实验中，为了准确快捷的进行焊接，首先，应该保证该电路原理图连线正确，并使得整张电路原理图元器件布局合理，连线清晰。然后是原理图设计步骤，电路原理图的设计大体上可分为以下几个步骤： 第1步是规划电路板。全面认识所要绘制电路的结构、组成元件的关系。 第2步是元件布局。第3步是线路连接。最后对所绘制的原理图进行进一步的调整和修改。通过这次布线问题，我深刻地认识到在实践以前要做好准备，合理安排时间。在调试过程中，我们的波形失真了，我们调整了滑动变阻器并检查了电路图看是否有漏焊虚焊短接等情况。发现是电阻短路了并改正，最终我们的实验完成。通过这次课程设计，对模拟电子线路有了新的认识，加强了我的思考，动手和实践能力，懂得了理论和实践相结合的重要性。理论为实践奠定基础，实践验证了理论，我们之前接触到更多的是理论知识，而这次课程设计让我们有机会将学到的知识运用到实践中去。

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