LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應用-模電研討文

LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應用_模電研討文LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應用_模電研討文LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應用_模電研討文LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應用_模電研討文編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:BeijingJiaotongUniversity模擬集成電路研討LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應用學院：電子信息工程學院小組成員：指導教師：時間：

LM324集成芯片內(nèi)部電路分析與典型應用摘要LM324集成芯片內(nèi)部構造由四運放構成，其優(yōu)點相較于標準運算放大器而言，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用。LM324的四組運算放大器完全相同，除了共用工作電源外，四組器件完全獨立。以其中一組運算放大器為例分析，其內(nèi)部電路共由兩級電路構成，其耦合方式為電容耦合，這使得兩級電路的直流工作狀態(tài)相互獨立，互不影響。LM324的典型應用有濾波器的制作。帶通濾波器可由一高通濾波器與一低通濾波器級聯(lián)而成，為了使電壓放大倍數(shù)達到設計要求，可以改變接入電路電阻阻值來實現(xiàn)。關鍵詞：LM324集成芯片;工作原理;濾波器

目錄摘要 3一、工作原理 5二、典型應用電路設計——多波形信號發(fā)生器 7設計方案 71.正弦波部分 82.方波部分 93.三角波電路 10三、總結(jié) 12四、參考文獻 12

一、工作原理LM324系列集成芯片為四個完全相同的運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管腳，分別包含八個輸入端口、四個輸出端口以及兩個電壓端口。如圖1所示，LM324常用的封裝方式有兩種：雙列直插塑料封裝（DIP封裝方式）以及雙列貼片式封裝（SOP封裝方式）。圖2為LM324的管腳連接圖。除電源共用外，四組運放相互獨立。由圖可知：第1、7、8、14號管腳為輸出管腳，分別對應四個運算放大器的輸出端。第2、6、9、13號管腳為負輸入端。第4、11兩管腳連接工作電壓。使用時，在4、11號管腳處分別接入正負工作電源（一般為或）將輸入端高點平輸入至正輸入端，低電平輸入至負輸入端，此時在輸出端便可得到經(jīng)過同相放大的電壓。若將正負端反接，則可在輸出端得到經(jīng)過反響放大的電壓。與標準運算放大器相比，LM324這種差動輸入方式的器件具有顯著的優(yōu)點。它的優(yōu)點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，價格低廉。因此，LM324的應用在各種電路中。運算放大器內(nèi)部的電路圖如圖： 圖中，直流偏置電路有等三極管組成，為各級放大電路的放大三極管三極管提供必要的靜態(tài)電流；輸入極組成改進型公集-共射差分放大電路，雙端輸入，單端輸出。其中組成鏡像電流源作為差分放大電路的有源負載，和分別構成兩個對稱的公集-共射差分放大電路。差分放大電路單端輸出送到中間放大極q10管的基極。中間放大級是公集-共射多級級聯(lián)放大電路，其中三極管構成兩級射極輸出電路，是第二級輸入電阻很大，從而提高了輸入極的電壓增益。Vt15構成一共射電路，進一步提高了放大能力輸出級在單電源供電下，.構成兩級公集放大電路。放大級vt15集電極端輸出的信號送入，同時送入vt21的發(fā)射極，vt17為放大，輸出經(jīng)過電阻r2送入vt21的發(fā)射極，使vt21管截止。此時為了獲得盡可能大的不是真輸出電壓，應是靜態(tài)輸出電壓為工作電源電壓的一半，一半通過在lm324的輸入端加適量的偏執(zhí)電壓來實現(xiàn)。二、典型應用電路設計——多波形信號發(fā)生器設計方案根據(jù)所學的知識，可以使用文氏橋的正反饋作用利用LM324自激震蕩產(chǎn)生正弦波，再通過運算放大器可以構成滯回比較器、積分器，可以分別產(chǎn)生方波、三角波。依靠這些電路的組合，就可以制作成簡易波形發(fā)生器電路。該電路具有效率高、體積小、重量輕，輸出穩(wěn)定等特點。而且LM324集成運放芯片價格低廉，又很容易買到，可以降低電路的制作成本。根據(jù)要實現(xiàn)的功能，設計的電路系統(tǒng)框圖如下圖所示：電源電源文氏橋自激振蕩電路遲滯比較器積分器正弦波方波三角波系統(tǒng)采用±12V雙電源供電，主體部分由LM324集成運放芯片構成的文氏橋振蕩電路、滯回比較器、積分器電路組成。它由文氏橋自激振蕩產(chǎn)生正弦波，正弦波經(jīng)滯回比較器產(chǎn)生方波信號，方波信號經(jīng)過積分器后產(chǎn)生三角波信號。1.正弦波部分正反饋網(wǎng)絡的反饋電壓Uf是同相比例運算電路的輸入電壓，因而要把同相比例運算電路作為整體看成電路放大電路，它的比例系數(shù)是電壓放大倍數(shù)，根據(jù)起振條件和幅值平衡條件有R22R1且振蕩產(chǎn)生正弦波頻率正弦波電路參數(shù)設計：由于RC橋式振蕩的振蕩頻率是由RC網(wǎng)絡決定的，因此選擇RC的值時，應把已知的振蕩頻率作為主要依據(jù)。同時，為了使選頻網(wǎng)絡的特性不受集成放大器輸入和輸出電阻的影響，選擇R時還應考慮R應該遠遠大于集成遠放的輸出電阻，并且要遠遠小于集成遠放的輸入電阻。根據(jù)已知條件，由fo=1/（2πRC）可以計算電容的值，實際應用時要選擇穩(wěn)定性好的電阻和電容。R1和Rf的值可以由起振條件來確定，通常取Rf=，這樣可以保證起振又不會使輸出波形嚴重失真。仿真結(jié)果：2.方波部分正弦波到方波的轉(zhuǎn)換采用的是遲滯比較器（避免擾動），從集成運放輸出端的限幅電路可以知道當Ui>0時，Uo=-12V，當Ui<0時，Uo=12V。由幅值是兩伏與及市產(chǎn)的情況，選所以選Uz=±9的穩(wěn)壓管，作為遲滯比較器，R13越大，遲滯的閾值電壓越大，這里選擇100歐姆。仿真結(jié)果：3.三角波電路由積分器原理可知，，其中R4C4越小，積分的斜率越大。運放的反相端接基準電壓，即U-=0，同相輸入端接輸入電壓Uia，R6稱為平衡電阻。比較器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負電源電壓-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）,當比較器的U+=U-=0時，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出Uo1從高電平跳到低電平-Vee,或者從低電平Vee跳到高電平Vcc。仿真結(jié)果：總電路總體仿真結(jié)果：由于LM324本身頻率響應不好，所以方波的上升沿和下降沿時間都比較長。三、總結(jié)本系統(tǒng)LM324集成運放芯片，外加電阻、電容等元器件調(diào)整、濾波，構成簡易波形發(fā)生器。該電路基本達到了競賽題目中要求的各項任務和功能，并且具有一定的實用