基于LM的函數(shù)信號發(fā)生器

1、湖南科技大學(xué)信息與電氣工程工程學(xué)院試驗名稱：基于實 驗 報 告LM324的函數(shù)信號發(fā)生器同學(xué)姓名：羅永恒專業(yè)年級： 12 級自動化一班指導(dǎo)老師：韋文祥試驗日期： 2022 年 7 月 2 日目錄第一章題目要求 . 錯誤. 未定義書簽；1.1 設(shè)計要求 . 2 1.2 設(shè)計目的 . 2 1.3 設(shè)計環(huán)境 . . 2 其次章方案設(shè)計 . 錯誤. 未定義書簽；2.1 主要芯片介紹 . . 4 第三章結(jié)構(gòu)框圖等設(shè)計步驟. 5 3.1 總體設(shè)計流程圖 . 5 3.2 方波實現(xiàn)過程 . . 5 3.4 三角波實現(xiàn)過程 . 6 3.5 正弦波實現(xiàn)過程 . 6 3.6 總電路圖 . . 7第四章測試結(jié)果及相關(guān)

2、分析. 7 4.1 調(diào)試結(jié)果 . 7 4.2 硬件實物連線圖 . 8 4.3 運行結(jié)果 . 9 第五章優(yōu)缺點分析及改進(jìn) . 錯誤. 未定義書簽；第六章總結(jié)與體會 . 錯誤. 未定義書簽；第一章：題目要求1.1 設(shè)計要求函數(shù)信號發(fā)生器：利用集成運算放大器 三角波的信號發(fā)生器,用示波器可觀看；1.2 設(shè)計目的LM324制作可輸出正弦波、方波、利用所學(xué)模擬電路的學(xué)問,錘煉同學(xué)理論聯(lián)系實際、提高我們的 綜合應(yīng)用才能；1. 對網(wǎng)上資源的綜合運用,會上網(wǎng)查找自己所需要的資料；2. 把握集成運算放大器LM324的引腳圖及其使用方法；3. 初步明白電路板焊接技術(shù),能夠較好較快地焊接簡易的電路 板；4. 學(xué)會使

3、用正負(fù)電源并給芯片通電；5. 學(xué)會使用示波器檢驗所得到的波形,從其中得到的幅值,周期,頻率等6. 學(xué)會使用仿真軟件Multisim仿真所設(shè)計的電路圖,并修改從而得到正確的仿真結(jié)果；1.3 設(shè)計環(huán)境1、運算機(jī)一臺 2、電阻包,電容包,穩(wěn)壓管,電烙鐵,錫絲,洞洞板, LM324 芯片一個,排針如干,導(dǎo)線如干；3、示波器一個；4、能供應(yīng)正負(fù) 12V的電源一臺其次章：主要芯片介紹21 LM324 芯片介紹LM324是四運放集成電路,它采納 如圖 1 所示：14 腳雙列直插塑料封裝 （DIP14）,形狀圖 1 LM324 外型圖片它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器,除電源共用外, 四組運放相互獨立

4、；每一組運算放大器可用圖 2 所示的符號來表示：圖 2 LM324 內(nèi)部的運放單元在電路中的符號它有 5 個引出腳,其中“+” 、“ - ” 為兩個信號輸入端,“ V+” 、“ V-” 為正、負(fù)電源端,“ Vo” 為輸出端；兩個信號輸入端中,Vi- （- ）為反相輸入端,表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反；示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同；Vi+（+）為同相輸入端,表 LM324的引腳排列見圖 3：圖 3 LM324 引腳排列圖 由于 LM324四運放電路具有電源電壓范疇寬, 靜態(tài)功耗小,可單電源使用,價格低廉等優(yōu)點,因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中；第三章：結(jié)構(gòu)框圖等設(shè)

5、計步驟 31 總體設(shè)計流程圖依據(jù)要實現(xiàn)的功能,設(shè)計的電路系統(tǒng)框圖如下圖所示：電源遲滯比方波積分器三角波二階有源正弦波較器圖 4 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)采納12V 雙電源供電,主體部分由LM324集成運放芯片構(gòu)成的遲滯比較器、積分器和二階有源低通濾波器電路組成；3.2 方波實現(xiàn)過程利用同向輸入遲滯比較器,如圖：其門線電壓為：VpR4 V i/R4T-R 6R 6Vz /R4R6Vi /2（4.70.7）/20解得：VT.54 V,V-5.4V所以：當(dāng)Vi5 .4V時,通道一為5.4V；Vi-5.4 時,通道一為-54.V；3.3 三角波實現(xiàn)過程利用電容的充放電電壓隨時間的關(guān)系可以得到通道二的輸出波形,且：

6、設(shè)當(dāng) t=0 時,VZ=-5.4V ,當(dāng)電容充電使得Vi5.4V 時,方波輸出翻轉(zhuǎn)為5.4V,就此時, VZ 通過 R3 和 C1 反向充電,由于充放電的時間常數(shù)相同,所以通道二輸出的波形為三角波,其周期為：T4 R 3 R 6C/R4=4.8ms 就振蕩頻率為： f 1/T 1/4.8 103208.33Hz 3.4 正弦波實現(xiàn)過程利 用 二 階 有 源 低 通 濾 波 電 路 加 上 同 相 比 例 放 大 電 路 來 實 現(xiàn) , 因 為A0AVF23,所以該電路能正常穩(wěn)定工作對此運算放大器運用虛短和虛斷可知：UO32UO22UZ 10.8V f H1/2 RC=1/2 3.14 3.9

7、10 3 0.1 10 6408.30H Z 即：第三級電路將阻擋頻率高于 3.4 總電路圖408.30HZ的信號通過；第四章 測試結(jié)果及相關(guān)分析 4.1 調(diào)試結(jié)果 4.1.1 方波4.1.2 三角波4.1.3 正弦波4.2 硬件實物連接圖4.3 運行結(jié)果4.3.1 實物連線4.3.2 方波4.3.3 三角波 4.3.4 正弦波第五章：優(yōu)缺點分析及改進(jìn)5.1 優(yōu)點分析： 1. 元器件簡潔,廉價,操作便利,易焊接； 2. 效率高 、體積小、重量輕,輸出穩(wěn)固波形； 3. 能產(chǎn)生方波、三角波和正弦波等電子信號； 4. 利用原理簡潔,電能耗費小,節(jié)能；5.1 缺點分析及改進(jìn)： 1. 只能產(chǎn)生特定幅值,

8、特定頻率的信號,無調(diào)劑功能；改進(jìn)：可以把 R4,R6,R3,R1,R8等改成適當(dāng)阻值范疇的電位器,以調(diào)劑得到所需要的波形,但需留意各電阻,對波形的影響； 2. 只能產(chǎn)生三角波,不能產(chǎn)生鋸齒波；改進(jìn)：在 R3上并聯(lián)一個相串聯(lián)的R10和 4.7V 的二極管,運用電容的充放電時間常數(shù)不等來實現(xiàn)鋸齒波的產(chǎn)生； 3. 焊接較密,且線與線之間有少許交叉,易導(dǎo)致信號干擾；改進(jìn)：對線路布局時要提前考慮清晰,假如實在要交叉,可以采用飛線的方式第六章：總結(jié)與體會本次試驗采納集成運算放大器LM324來產(chǎn)生方波,三角波,正弦波,綜合運用了遲滯比較器, 積分器,二階有源低通濾波電路, 既讓理論聯(lián)系上了實際,又錘煉了我們的動手才能；試驗過程中不免遇到很多問題,第一是焊接技術(shù)差, 多次把兩條獨立線路焊到一起,造成短路；通過多次焊接,熟能生巧,逐步能夠較好較快地焊接電 路板；其次,對仿真軟件 Multisim 的明白不夠,導(dǎo)致很多次連線正確的電路板 由于電源接錯而導(dǎo)致功敗垂成；后來經(jīng)同學(xué)指導(dǎo),才知道該軟件默認(rèn)正負(fù) 12V 電源,所以無論電源加上與否,電源連接正確與否,仿真結(jié)果都是正確的,而 試驗卻出不了半點差錯；在此次試驗中,我們錘煉了耐