研究專(zhuān)題二LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應(yīng)用

1、;專(zhuān)題研討二LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應(yīng)用摘 要：LM324集成芯片內(nèi)部構(gòu)造由四運(yùn)放構(gòu)成，其優(yōu)點(diǎn)相較于標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器而言，電源電壓工作范圍更寬，靜態(tài)功耗更小，因此在生活中有著極為廣泛的應(yīng)用。LM324的四組運(yùn)算放大器完全相同，除了共用工作電源外，四組器件完全獨(dú)立。以其中一組運(yùn)算放大器為例分析，其內(nèi)部電路共由兩級(jí)電路構(gòu)成，其耦合方式為電容耦合，這使得兩級(jí)電路的直流工作狀態(tài)相互獨(dú)立，互不影響。LM324的典型應(yīng)用有濾波器的制作。帶通濾波器可由一高通濾波器與一低通濾波器級(jí)聯(lián)而成，為了使電壓放大倍數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以改變接入電路電阻阻值來(lái)實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：LM324集成芯片;工作原理;濾波器In

2、ner Circuit Analysis of LM324 and Its Typical ApplicationZhang Xiao zhouAbstract: LM324 is constructed by four operational amplifier. Compared to normal operational amplifier, LM324 has more advantages, such as, wider working range of voltage, less static power loss, which makes it was wildly used i

3、n our daily life. Four of the operational amplifiers are ipentity, and expect of the common electrical source, all of the operational amplifiers are independent. Take one of the operational amplifiers as example, the inner circuit of it was constructed by two parts, and they are linked by one capaci

4、tance so in the static state, this two parts are not influenced by each other.Band pass filter is one of typical applications of LM324. Band pass filter makes by high pass and low pass filter. To meet the design criteria, operators can change the resistivity of the resistors in the circuit.Key words

5、: LM324; operating principle; filter1、工作原理LM324系列集成芯片為四個(gè)完全相同的運(yùn)算放大器封裝在一起的集成電路，該集成電路外部具有十四個(gè)管腳，分別包含八個(gè)輸入端口、四個(gè)輸出端口以及兩個(gè)電壓端口。如圖1 所示，LM324常用的封裝方式有兩種：雙列直插所料封裝（DIP封裝方式）以及雙列貼片式封裝（SOP封裝方式）。圖2為L(zhǎng)M324的管腳連接圖。除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。由圖可知：第1、7、8、14號(hào)管腳為輸出管腳，分別對(duì)應(yīng)四個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端。第2、6、9、13號(hào)管腳為負(fù)輸入端。第4、11兩管腳連接工作電壓。使用時(shí)，在4、11號(hào)管腳處分別接入正負(fù)工

6、作電源（一般為或）將輸入端高點(diǎn)平輸入至正輸入端，低電平輸入至負(fù)輸入端，此時(shí)在輸出端便可得到經(jīng)過(guò)同相放大的電壓。若將正負(fù)端反接，則可在輸出端得到經(jīng)過(guò)反響放大的電壓。與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，LM324這種差動(dòng)輸入方式的器件具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)在于電源電壓范圍寬、靜態(tài)功耗小、可采用單（雙）電源方式使用，價(jià)格低廉。因此，LM324的應(yīng)用在各種電路中。2、單元電路分析LM324的1、2、3；5、6、7；8、9、10；12、13、14管腳分別組成四個(gè)運(yùn)算放大器單元。下面就一個(gè)單元作簡(jiǎn)要分析。電路圖如圖3所示。電路總共分為兩級(jí)。首先前級(jí)輸入端輸入的電路為雙端輸入單端輸出的差分放大電路。差分電路上方偏置電阻

7、為電流源形成的有源負(fù)載。差分電路的共模輸入以及下方的恒流源電路都起到穩(wěn)定工作點(diǎn)以及輸出電壓的作用。另外，鏡像電流源也可為電路提供直流工作電流使得電路有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，確保電路在直流狀態(tài)下能夠正常工作，同時(shí)保證信號(hào)放大過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)飽和失真或截止失真。差分電路的輸出端經(jīng)過(guò)共射、共集放大器，這兩個(gè)器件的作用是對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大。電路由一電容耦合至第二級(jí)電路。第二級(jí)電路的核心部分是由一個(gè)PNP型管構(gòu)成的共基組態(tài)電路。共基組態(tài)放大器的特點(diǎn)是信號(hào)工作帶寬范圍大、適合用于高頻電路中。下面來(lái)判斷電路經(jīng)過(guò)三極管放大后輸入端以及輸出端信號(hào)的極性。由順勢(shì)極性法我們可以得知，在經(jīng)過(guò)差分放大電路后，第一級(jí)電路輸出為正點(diǎn)位。由于共基組態(tài)放大電路輸出電壓與輸入電壓的方向相同，因此輸出端輸出為正電位，這與實(shí)際云端放大器要求相符合。3、典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)帶通濾波器LM324的應(yīng)用電路有許多種，例如高阻抗差動(dòng)放大器、濾波器、函數(shù)發(fā)生器、維思電橋振蕩器、遲滯比較器等等，在此以帶通濾波器的典型應(yīng)用設(shè)計(jì)應(yīng)用電路。3.1設(shè)計(jì)要求通帶增益： 通頻帶：3.2問(wèn)題分析由題意可知，帶通濾波器可以由一低通濾波器級(jí)聯(lián)一高通濾波器而近似代替，其中上限頻率為當(dāng)?shù)屯V波器的電壓增益下降到0.707Au時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率；下限頻率為當(dāng)高通濾波器的電壓增益下降到0.707Au對(duì)應(yīng)的頻率。利用運(yùn)算放大器虛短、虛斷、虛地特性分別可以算出電壓增