LM324的波形变换电路DIY资料全
集成运放LM324的波形变换电路设计
一、设计目的
1、掌握LM324的应用
2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计
二、设计原理
1、原理：LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
2、LM324的特点：
1、内部频率补偿
2、直流电压增益高(约100dB)
3、单位增益频带宽(约1MHz)
4、电源电压范围宽：单电源(3—32V)、双电源(±1.5—±16V)
5、低功耗电流，适合于电池供电
6、低输入偏流、低输入失调电压和失调电流
7、共模输入电压范围宽，包括接地
8、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围
9、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)
3、LM324引脚图
4、LM324内部电路图
三、实验设备与器件
1、基本元件清单
LM324芯片、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A)
电阻： 680、1K 、2K 、3K 、10K 、47K 、20K 、30K 、100K 、1M 电位器 ：2K 、10K 、20K 、50K
电容：0.3uF 、0.001uF 、0.1uF 、10uF 电路板 1块 2、实验仪器
直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生器。
四、设计要求
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)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=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1o u ，1o u 如图1(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。
(a)
(b) 图1
图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ，2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。2o u 信号再经比较器后在1k Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。
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1i u 、2i u 、1o u 、2o u 和3o u 的测试端子。
五、实验过程
1、根据题意设计出电路图；
2、运用protues 进行仿真看电路设计的是否有问题；
3、运用软件仿真是应改变电路中某些电阻值，由于实际电路所在环境有干扰和误差；
4、绘出实际电路模型后，再焊接电路板，这样易于检查错误；
5、正弦信号由信号发生器调试产生；
6、三角波发生器中调节RV1,RV2使电路产生峰峰值为4V,周期0.5ms的三角波；
7、虑波器调节RV4和RV5使电路输出波形的频率达到正确值，RV6改变波形的幅值使其峰峰值达到9V；
8、用示波器观察Uo3，调节电位器RV7，使输出的波形为峰—峰值2V的矩形波
仿真电路图:
六、模块仿真结果
自激产生的三角波；（图中红线）
加法器输出的U i2(图中蓝线)
1i 1O 8
710987)56
1(u R R R R R R R R u ?++?+
=∥∥
U02与U01算法相同 UO =UO1+UO2 =4.5V 。
虑波器输出的U o2（图中黄线）
压控电压源二阶低通滤波器
0p 20p ]3[ j )(1f f A f f A A u u u &&&-+-=
RC f π21-=调节R5、R1、R4使电路达到预期效果
比较器输出的U o3（图中绿线）
(1)写出Up、Un的表达式，令Up＝Un，求解出的Ui即为Ut；
(2)根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平；
(3)根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出电压的跃变方向
(a)Up> Un时，Uo＝＋Uom (b)Up< Un时，Uo＝－Uom
由于设计中有两个阈值电压Ut-和Ut+，从而得到正弦波信号
七、测试结果
1、正弦波发生器的U i1端测试的波形如图
2、三角波发生器的U o1端测试的波形如图
3、加法器的U i2端测试的波形如图
4、滤波器的U o2端测试的波形如图
5、比较器的U o3端测试的波形如图
八、我们的板子（正面）
（反面）
九、实验总结
设计始终围绕通用的四运放芯片展开，电路中多采用借鉴相关的功能的电路，根据原理公式计算出需要的参数值并运用于电路。将各个设计的模块组合实现总的功能。设计过程中遇到了很多的问题，遇到问题后便要不断的收集资料，不断的分析，尝试怎样去解决问题。采取那种方法更好，能够更有效的解决出现的问题。在我们拿到课程设计的题目时，首先采取的是仿真电路，但结果并不是满意，实际电路中的数据和仿真过程有很大的差别，不断的调整电路最终解决问题。
通过这几天的共同努力，互相帮助，我们学到了很多有关项目的基础任务；a.
焊接的方法和技巧；首先是看原理图，考虑好后把核心元件LM324摆放好，分块焊接，先焊三角波部分、加法器部分、滤波部分和比较器部分，为了能让电路少走弯路，我先把元器件按原理图先在板子上笔画着，如果出现电路无法走线了，我是将引脚错开位焊接，也有利于后面电路好走线，在这过程中，我发现一种可以利用的走线，就是电阻两引脚之间的空隙，我的接地线就是从中引出来的，在焊接中用到了铁丝，有助于拖锡。尽量避免跨线，走线等，还有一定要留出电路的5个波形测试点。最后，整合各模块电路。保证每块的接点对应连上。b.电路的验证及调试方法；首先用信号发生器把要求的正弦波调好，因为要求是500HZ，试验台上我们应该用2K档位的，峰峰值用幅度旋钮调节到0.20V，将示波器探头接到留好的测试端口，先调节周期，用TIME按钮，再调节幅度，用VOLTS按钮，使输出波形看着没有明显失真就行，最后观察是否满足要求，如果不符合重复以上操作，以达到满足要求为止。在调试三角波测试中，出现了毛刺现象，我们是增电容容值进行滤波，情况好多了，周期没有达到要求，我们进行电位器调节，来改变周期以达到要求，加上正弦波后，输出端输出的是三角波，依然出现毛刺，我们还是用10uF电容进行替代的，换上大点电容后幅度下降了，这是需要改进的。
非常感谢小组同学们的团结协助，积极沟通和认真刻苦。也正是这些内在的品质驱使着我们要完成任务！愿这些品质在我们身上会一直发扬下去！最后，还要非常感谢在设计过程中老师和学长们的帮助。
电子技术课程设计报告_波形产生及变换
电子技术课程设计报告 ——波形产生及变换 姓名：Frege 专业班级：电气合1402 所属学院：电气工程与自动化学院 指导老师：王允建 2016 年 7 月 1 日
波形产生与变换电路的设计 摘要 波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求。本文利用555定时器构成多谐振荡器产生方波，然后分别通过积分、滤波电路输出三角波、正弦波、三倍频率正弦波。放大器件为LM324N四路放大器，以积分、傅立叶分解等为理论基础，通过运放构成的各种滤波电路对方波进行各种波形变换。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源，具有实际的应用价值。实验包括仿真与实际连线两步，仿真采用Multisim仿真软件，连线采用面包板。 关键词：555定时器；LM324N四路放大器；Multisim仿真；面包板接线
The design of the signal and conversion circuit Abstract Waveform generators are widely used in major universities and research establishments. With advances in technology, social development, a single waveform generator already cannot satisfy people's needs. In this paper constitutes a 555 timer multivibrator generating a square wave, then respectively through integral, filter circuit and output triangle wave, sine wave, triple frequency sine wave. Amplifying device is LM324N, based on the theory of integral, Fourier decomposition and so on, through the op-amp composition of various filter circuit wave for the various waveform transformation. Its production cost is not high, the circuit is simple, easy to use, effectively saving manpower, material resources, have practical value. Experiments include simulation and actual connection step, simulation using Multisim simulation software, connect using breadboard. Keywords:555 timer; LM324N four-way amplifier; Multisim simulation; breadboard connection
实验九 利用函数电路实现波形变换
实验九利用函数电路实现波形变换 —、实验目的 1 、利用二极管非线性特性 , 实现三角波→正弦波的变换。 2 、利用差分对管的饱和与截止特性，实现三角波→正弦波变换。 二、预习要求 1 、预习方波产生电路和方波→三角波的变换电路工作原理。 2 、预习三角波→正弦波的变换电路和工作原理。 三、实验仪器设备 1 、双踪示波器 2 、万用表 3 、高频电路实验装置 四、实验电路和工作原理 1 、二极管波形变换电路工作原理 从三角波和正弦波的波形上看 , 二者主要的差别在波形的峰值附近 , 其余部 分都很相似 . 因此只要设法将三角波的幅度按照一定的规律逐段衰减 , 就能 将其转换为近似正弦波 . 见图 9.1 所示 . 用二极管将三角波近似转换为正弦波的实验电路见图 9.2 。图中 , R4 ～ R7,D1 ～ D3 负责波形的正半周， R8 ～ R11,D4 ～ D6 负责波形的的下半周， R2 和 R3 为正负半周共用电阻， R1 对输入的三角波进行降压。在正半周的变换过程中，设 R4 ～ R7 都取值为 1.2K Ω, 在正半周 , 当 D1 ～ D3 都不导通时， C 、 B 、 A 点的电压分别为 1.25V,2.5V,3.75V 。在波形变换的过程中 , 由于二极管的非线性特性，加上输入函数的时间关联性 , 不同时刻二极管上所承受的电压是不同的。为了分析的方便 , 我们假设二极管的正向导通电压为 0.5V, 则当输入电压高于 1.75V 时 , 二极管 D3 导通，输出电压高于 1.75V ；当输入电压高于 3V 后 , 二极管 D2 导通 , 输出电压高于 3V; 当输入电压高于 4.25V 后 , 二极管 D1 导通 , 输出高于 4.25V. 以此类推 , 便可近似得到正弦波形 . 若增大电阻 R4 的值 , 可以降低波峰时的电压降 , 以适应不同输入电压的变换要求 . 负半周的变换原理与此相类似 , 读者可以自行分析。
LM324及其常用应用电路,用法
LM324 lm124、lm224和lm324引脚功能及内部电路完全一致。324 系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源下，电压范 围是3.0V-32V或+16V. LM324的特点： 1.短跑保护输出 2.真差动输入级 3.可单电源工作：3V-32V 4.低偏置电流：最大100nA（LM324A） 5.每封装含四个运算放大器。 6.具有内部补偿的功能。 7.共模范围扩展到负电源 8.行业标准的引脚排列 9.输入端具有静电保护功能 LM324引脚图（管脚图）
LM324应用电路图： 1.LM324电压参考电路图 2.LM324多路反馈带通滤波器电路图
3.LM324高阻抗差动放大器电路图
4.LM324函数发生器电路图 5.LM324双四级滤波器
6.LM324维思电桥振荡器电路图
7.LM324滞后比较器电路图 LM324引脚图资料与电路应用 LM324引脚图资料与电路应用 LM324资料： LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。电路功耗很小，lm324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。 LM324引脚排列见图1。2。 lm124、lm224和lm324引脚功能及内部电路完全一致。lm124是军品；lm224为工业品；而lm324为民品。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等特点， 因此他被非常广泛的应用在各种电路中。《lm324引脚图》
LM324应用电路
LM324应用电路——自制镍氢电池充电器 本文介绍的自制充电器用LM324的4个运算放大器作为比较器，用TL431设置电压基准，用S8550作为调整管，把输入电压降压，对电池进 行充电，其原理电路见图1。其特点是电路简单、工作可靠、无需调整、元器件容易购买等，下面分几个部分进行介绍。 1.基准电压Vref形成 外接电源经插座X、二极管VD1后由电容C1滤波。VD1起保护作用，防止外接电源极性反接时损坏TL431。R3、R4、R5和TL431组成基准电压Vr ef，根据图中参数Vref= 2.5×(100+820)／820=2.80(v)，这个数据主要是针对镍氢充电电池而设计(单节镍氢充电电池充满后电压约 为1.40V)。 2.大电流充电 (1)工作原理 接入电源，电源指示灯LED(VD2)点亮。装入电池(参考图片，实际上是用
导线引出到电池盒，电池装在电池盒中)，当电池电压低于Vref时，IC1-1输出低电平，VT1导通，输出大电流给电池充电。此时，VT1处于放大状态-这是因为电池电压和-VD4压降的和约为3.2V(假设开始充 电时电池电压约为2.5V)，而经VD1后的电压大约5.OV，所以，VT1的发射极－集电极压差远大于0.2V，当充电电流为300mA时，VT1发热比较严重，所以最好用PT=625mW的S8550，或者适当增大基极电阻以减小充电电流(注：由于LM324低电平驱动能力较小，实测IC1-2，IC1-4输出低电平并不是0V，而是约为0.8V)。 (2)充电的指示 首先看IC1-3的工作情况：其同相端1O脚通过R13接Vref,R14接成正反馈，反相端9脚外接电容，并有一负反馈通路，所以，它实际上构成了滞回比较器。刚开始时C2上端没有电压，则IC1-3输出高电平。这个高电平有两个放电通路，一个通路是通过R14反馈到10脚，另一通路是经电阻R15对电容C2充电，当充电的电压高于10脚电压V+ 时，比较器翻转输出低电平；与此同时，由于R14的反馈作用，10脚电压立即下跳到V-，这时，电容C2通过电阻R15放电，当放电的电压小于10脚电压V-时，比较器再次翻转输出高电平，由于R14的反馈作用，10脚电压立即上跳到V+，此后电路一直重复上述过程，因此，IC1-3的输出为频率固定的方波信号。 其次看IC1-4的工作情况：电池电压经R2、R16分压，接IC1-4的12脚，因为R2< 第八章脉冲波形的产生和变换 一、填空题 1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。 2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。 3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（,）产品，为7555的是（,）产品。 4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。 5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。 6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。 7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、 ______、______等。 8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。 9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。 10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。 11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。外加触发信号，电路由_____翻转到_____。电容充电时，电路由______自动返回至______。 二、选择题 1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。 A.多谐振荡器触发器 C.施密特触发器触发器 2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。 学号： 课程设计 题目波形转换电路的设计 学院理学院 专业电子信息科学与技术 班级 姓名 指导教师 2012 年 1 月23 日 课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电信科xxx班 指导老师：工作单位：武汉理工大学理学院 题目：波形转换电路的设计 初始条件：直流稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要求）1、技术要求： 设计一种波形转换电路，要求产生频率可调的方波，并且能够实现方波转换为三角波。 测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图，以及输出电压值。 2、主要任务： （一）设计方案 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2）以集成电路运算放大器LF353为主，设计一种波形转换电路（实现方案）； （3）依据设计方案，进行预答辩； （二）实现方案 （4）根据设计的实现方案，画出电路图； （5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6）在面包板上组装电路； （7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8）撰写设计说明书，进行答辩。 3、撰写课程设计说明书： 封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书 目录（自动生成） 正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案； 4、调试过程及结论； 5、心得体会； 6、参考文献 成绩评定表 时间安排： 课程设计时间：20周－21周 20周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 21周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。 指导教师签名：年月日 系主任（或负责老师）签名：年月日 脉冲波形的产生与变换 脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路直接产生所需的矩形脉冲。这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。 9.1 多谐振荡器 自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。多谐振荡器通常由门电路和基本的RC电路组成。多谐振荡器一旦振荡起来后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。 9.1.1门电路组成的多谐振荡器 多谐振荡器常由TTL门电路和CMOS门电路组成。由于TTL门电路的速度比CMOS门电路的速度快, 故TTL门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。 (1)由TTL门电路组成的多谐振荡器 由TTL门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。 ①简单环形多谐振荡器 (a) (b) 图9－1 由非门构成的简单环形多谐振荡器把奇数个非门首尾相接成环状,就组成了简单环形多谐振荡器。图9－1（ａ）为由三个非门构成的多谐振荡器。若uo的某个随机状态为高电平,经过三级倒相后,uo跳转为低电平,考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd,uo输出信号的周期为6tpd。图9－1（ｂ）为各点波形图。 简单环形多谐振荡器的振荡周期取决于tpd,此值较小且不可调,所以,产生的脉冲信号频率较高且无法控制,因而没有实用价值。改进方法是通过附加一个RC延迟电路,不仅可以降低振荡频率,并能通过参数 R、C控制振荡频率。 ② RC环形多谐振荡器 如图9－2所示,RC环形多谐振荡器由3个非门（G1、G2、G3）、两个电阻（R、RS）和一个电容C组成。电阻RS是非门G3的限流保护电阻,一般为100Ω左右；R、C为定时器件,R 的值要小于非门的关门电阻,一般在700Ω以下,否则,电路无常工作。此时,由于RC的值较大,从u2到u4的传输时间大大增加, 基本上由RC的参数决定,门延迟时间tpd可以忽略不计。 图9－2 RC环形多谐振荡器 ａ.工作原理 设电源刚接通时,电路输出端uo为高电平,由于此时电容器C尚未充电,其两端电压为零,则u2、u4为低电平。电路处于第1暂稳态。随着u3高电平通过电阻R对电容C充电,u4电 目录 摘要................................................................................................................................................ 1概述. (1) 2设计原理 (2) 2.1 555定时器简介 (2) 2.2用555定时器构成的施密特触发器 (3) 2.3电路原理图 (5) 3 Proteus仿真 (6) 4调试过程及结论 (9) 5心得体会 (17) 参考文献 (18) 摘要 施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。因此，施密特触发器有三个大的特点：1、波形变换。可将三角波、正弦波等变成矩形波；2、脉冲波的整形，数字系统中，矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，可用施密特触发器整形后，获得较理想的矩形脉冲；3、脉冲鉴幅。幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。 主要功能和特色简介： 1、将给定频率的三角波变成脉冲波，脉冲波占空比不是50% 2、将给定频率的三角波变成脉冲波，脉冲波占空比是50% 3、将给定频率的正弦波变成脉冲波，脉冲波占空比是50% 4、将给定频率的三角波（正弦波）转换成间断式方波 5、将给定频率的三角波（正弦波）进行分频 关键词：Proteus仿真，施密特触发器，555定时器，波形变换 课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电信科xxx班 指导老师：工作单位：武汉理工大学理学院 题目：波形转换电路的设计 初始条件：直流稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求以及说明书撰写等具 体要求） 1、技术要求： 设计一种波形转换电路，要求产生频率可调的方波，并且能够实现方波转换为三角波。测试并且记录下不同频率下的方波和三角波的波形图，以及输出电压值。 2、主要任务： （一）设计方案 （1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较； （2）以集成电路运算放大器LF353为主，设计一种波形转换电路（实现方案）； （3）依据设计方案，进行预答辩； （二）实现方案 （4）根据设计的实现方案，画出电路图； （5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数； （6）在面包板上组装电路； （7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求； （8）撰写设计说明书，进行答辩。 3、撰写课程设计说明书： 封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期 任务书 目录（自动生成） 正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案； 4、调试过程及结论； 5、心得体会； 6、参考文献 成绩评定表 时间安排： 课程设计时间：20周－21周 20周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩； 21周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写课程设计说明书。指导教师签名：年月日系主任（或负责老师）签名：年月日 目录 1 技术指标 (1) 2 设计方案及其比较 (1) 2.1 方案一 (1) 2.1.1 设计RC文式桥振荡器 (2) 2.1.2 设计过零比较器 (3) 2.2 方案二 (4) 2.3 方案比较 (5) 3 实现方案 (5) 3.1 实验原理图 (5) 3.2 工作原理 (6) 3.2.1 设计方波发生器 (6) 3.2.2 设计积分器 (7) 3.3 各元器件功能 (9) 3.4 测试线路布线图 (9) 4 调试过程及结论 (10) 第六章 波形发生与变换电路 〖本章主要内容〗 1、在模拟电子电路中测试信号和控制信号； 2、自激振荡的概念； 3、正弦波振荡电路所产生的自激振荡和负反馈放大电路中所产生的自激振荡的区别；正弦波振荡电路中选频网络的组成； 4、正弦波振荡的条件，正弦波振荡电路的组成； 5、矩形波发生电路原理及组成； 6、矩形波、三角波和锯齿波发生电路的原理及组成； 7、电压-电流转换电路、精密整流电路和电压-频率转换电路的组成和工作原理； 〖本章学时分配〗 本章分为3讲，每讲2学时。 第二十二讲 非正弦波发生器 一、主要内容 1、方波发生器 1）电路结构 方波发生器是由滞回比较器和RC 定时电路构成的，电路见教材P375图8.39(a)所示。 2） 工作原理及波形分析 电源刚接通时，设Uc=0，Uo=+Uz 21Z 2P ,R R U R U += 所以,电容C 充电，Uc 升高。 当N C U U =≥P U 时，Z o U U -=，所以 21Z 2P R R U R U +-=，电容C 放电，Uc 下降。 当N O U U =≤P U 时，Z O U U +=，返回初态。如此周而复始产生振荡。电路输出波 形见教材P375图8.39(b)所示。由于充电和放电时间常数相同，故输出Uo 的高低电平宽度相等，故为方波发生器。 3） 振荡周期 方波的周期Ｔ用过渡过程公式可以方便地求出 )21ln(212 3R R C R T + = 4）电路特点 改变R 3、C 及R 2/R 1的比值，可改变周期T 。 2、占空比可调的矩形波电路 1）电路结构 显然，为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C 的充电和放电时间常数。占空比可调的矩形波电路见教材P374图8.38（a ）所示。 2）工作原理及波形分析 C 充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管D 1、R 3； C 放电时，放电电流经R 3、二极管 D 2、电位器的下半部。 由于充、放电时间常数不同，这样就得到了矩形波电路。其输出波形见教材P374图8.38（b ）所示。 3）振荡周期 集成运放LM324的波形变换电路设计 一、设计目的 1、掌握LM324的应用 2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计 二、设计原理 1、原理：LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 2、LM324的特点： 1、内部频率补偿 2、直流电压增益高(约100dB) 3、单位增益频带宽(约1MHz) 4、电源电压范围宽：单电源(3—32V)、双电源(±1.5—±16V) 5、低功耗电流，适合于电池供电 6、低输入偏流、低输入失调电压和失调电流 7、共模输入电压范围宽，包括接地 8、差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 9、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V) 3、LM324引脚图 4、LM324内部电路图 三、实验设备与器件 1、基本元件清单 LM324芯片、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A) 电阻： 680、1K 、2K 、3K 、10K 、47K 、20K 、30K 、100K 、1M 电位器 ：2K 、10K 、20K 、50K 电容：0.3uF 、0.001uF 、0.1uF 、10uF 电路板 1块 2、实验仪器 直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生器。 四、设计要求 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)V (2sin 1.001t f u i π=，z f H 5000=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1o u ，1o u 如图1(b)所示，ms T 5.01=，允许1T 有±5%的误差。 第六章 波形的产生与变换电路 6.1基本要求 1.熟练掌握正弦波振荡器产生振荡的相位平衡条件和幅值平衡条件。 2.熟练掌握桥式、变压器反馈式、三点式振荡器的结构、相位条件的判别和振荡频率的计算。 3.熟悉桥式振荡器的幅值条件，了解其稳幅措施。 4.了解石英晶体振荡器的工作原理。 5.熟练掌握各种比较器的结构、工作原理及参数的计算。 6.熟悉集成运放组成的方波、三角波、锯齿波发生器的工作原理和输出波形。 6.2 解答示例及解题技巧 题6-3解：（a ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 桥式振荡器，桥式振荡器是由基本放大器和正反馈网络(同时具有选频功能)构成的。此电路中的运放与10k 、20k 电阻是基本放大器部分，应为负反馈放大器；RC 串并联网络是正反馈网络部分，应引正反馈（f =f 0时）至运放的同相输入端。但本电路中的放大器却构成了正反馈，而RC 串并联网络却引入了负反馈。所以不能产生正弦振荡。若将运放的反相输入端与同相输入端互换，便可以使基本放大器的相移ΦA =0o ，RC 串并联网络的相移ΦF =0（f =f 0时），从而满足振荡的相位条件ΦA +ΦF =0o 。 （b ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 移相式振荡器。它的移相网络作为反馈网络，同时具有选频功能。但此电路中放大器部分是共基极放大器，ΦA =0o ，移相网络的相移ΦF 在0o ～270o 之间变化，其中当ΦF =0o 时，对应频率趋近无穷大，这意味着当频率趋近无穷时，电路才能满足振荡的相位条件ΦA +ΦF =0o ，显然是不可能做到的，所以不能产生正弦振荡。须将移相网络的反馈连线由BJT 的发射极改至基极，构成共射放大器，这样可以使ΦA =180o ，而在有限的频率范围内又可以在某一频率上得到ΦF =180o ，使 ΦA +ΦF =360o ，满足振荡的相位条件。 （c ）可以产生正弦振荡。 此电路构成了RC 桥式振荡器。其中的差放是基本放大器，RC 串并联网络是正反馈网络部分，由于ΦA =0o ，ΦF =0（f =f 0时），可以使ΦA +ΦF =0o ，所以能产生正弦振荡。 （d ）不能产生正弦振荡。 此电路欲构成RC 移相式振荡器。但放大器部分的输入端接错了位置。应将2R 电阻与移相网络的连线断开，改接至移相网络的最后一级RC 之间。另将移相网络的电阻R 下端接地。这样才可以构成正确的振荡电路，在这个电路中，ΦA =180o ，ΦF =180o （某频率上），可以使ΦA +ΦF =360o ，满足振荡的相位条件。 题6-4 解：（1）此电路为RC 桥式振荡器，当电路振荡时，RC 串并联网络的反馈系数为 3 1 。 电网络实验报告 ——基于运放LM324的波形发生器 指导教师：邵定国 学 生：袁同浩 学 号： 13721244 2013-10-13 上海大学 目录 摘要 (2) 一三角波发生电路 (3) 二正弦信号 (5) 三正弦波和三角波的叠加。 (6) 四滤波环节 (8) 五比较环节 (10) 小结 (12) 附录 (13) 摘要 本文使用LM324芯片的4个集成运算放大器实现了三角波发生电路、同相加法器、二阶RC网络有源滤波器和滞回比较器。每个子电路分别使用一个运放。 首先搭建出三角波发生电路，发出频率为2K HZ峰峰值为4V的三角波，记为；然后用信号发生器发出频率为500HZ、最大值为0.1V的正弦波信号；随后将两个信号送到同相加法器得到信号；再将送入滤波器，将三角波信号滤除，得到正弦信号记为；最后将和三角波信号分别送到滞回比较器的反相端和同相端，进行比较同时输出方波信号。 一 三角波发生电路 三角波发生电路如图1所示。电阻R1和R3构成正反馈，C1和R2构成负反馈。输出电压由5.1V 的稳压管钳位。 R3 图4 三角波发生电路 记运放的同相端和反相端电压分别为：、 。当 大于 时，放大器输出端输出 ， 是稳压管电压，实际在5.6V 左右。此时电容C1被充电，电容C1上电压线性增大。反之，电容C1上的电压线性减小。所以可以从C1上取出三角波。 三角波的频率 三角波幅值 其中，是稳压管V1和V2的稳压值。按照要求，f为2kHZ。三角波幅值为2V。 取，R3=10K,R1=5.5K，C1=0.1uF。则可计算得到R2的值： 实际仿真时，进行了微调，最终R2取值4k。仿真结果如图2所示。 图 2 三角波波形 XXXXXXXX学院 课程设计说明书 课程名称：电力电子技术 设计题目：方波产生和波形变换电路 班级：XXXXXXXXXXXXXXX 姓名：XXXX 学号：XXXXXXXXXXX 指导老师：XXXX 设计时间：XXXXXXXXXXXXX 摘要 波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。本设计将介绍由集成运算放大器组成的方波-----三角波----正弦波函数发生器的设计方法，了解多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点，进一步掌握波形参数的测试方法。制作这种低函数信号发生器成本较低，适合学生学习电子技术测量使用。制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ，10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。其中比较器与积分电路和反馈网络（含有电容元器件）组成振荡器，其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波，电容的充，放电时间决定了三角波的频率。最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。 电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，得到想要的信号。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键字：波形、比较器、积分器、Multisim Abstract Waveform generator is widely used in universities and scientific research. With the progress of science and technology, the development of the society, a single waveform generator has can't satisfy people's needs, and our design is a variety of waveform generator. This design introduces the integrated operational amplifier composed of square wave -- -- -- -- -- the design method of the triangle wave, sine wave function generator, understand the multi-function integrated circuit functions and characteristics of function signal generator, further grasp the waveform parameter test methods. To make this kind of function signal generator with low cost, suitable for students learning electronic technology measure. Need only when making individual external components can produce from 1-10 hz, 10-100 hz low distortion of sine wave, triangular wave and square wave pulse signal. The output waveform frequency and duty ratio can also be controlled by current or resistance. The comparator and integral circuit and the feedback network (containing the capacitance component) oscillator, the comparator of square wave by integrating circuit transformation becomes a triangle wave, capacitance charging, discharge time determines the frequency of the triangular wave. Finally using the nonlinear characteristics of the differential amplifier transmission characteristic curve of converting triangular wave into sine wave. Voltage comparator for the square wave output, and connect the integrator by triangle wave, and see the sine wave by triangle wave, sine wave conversion circuit, achieve the desired signal. NI Multisim software combines intuitive capture and functional simulation, can quickly, easily and effectively carried out on the circuit design and verification. This design is to use Multisim software to draw and carry on the simulation of circuit diagram. Key words: waveform, comparator, integrator, Multisim LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-（-）为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反;Vi+（+）为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2 由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。下面介绍其应用实例。 LM324作反相交流放大器 电路见附图。此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器采用单电源供电,由R1、R2组成1/2V+偏置,C1是消振电容。 放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值,Av=-10。此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取Ri 与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定Rf。Co和Ci为耦合电容。 LM324作同相交流放大器 见附图。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成1/2V+分压电路,通过R3对运放进行偏置。电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。 LM324作交流信号三分配放大器 此电路可将输入交流信号分成三路输出,三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。 LM324四运放的应用 LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组 运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“V o”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端V o的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图2。 图 1 图2 由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。下面介绍其应用实例。 ●反相交流放大器 电路见附图。此放大器可代替晶体管进行交流放大，可用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器采用单电源供电，由R1、R2组成1/2V+偏置，C1是消振电容。 放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值，Av=-10。此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取Ri与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数在选定Rf。Co和Ci为耦合电容。 ●同相交流放大器 见附图。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成1/2V+分压电路，通过R3对运放进行偏置。 电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4，电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。 ●交流信号三分配放大器 此电路可将输入交流信号分成三路输出，三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。而对信号源的影响极小。因运放Ai输入电阻高，运放A1-A4均把输出端直接接到负输入端，信号输入至正输入端，相当于同相放大状态时Rf=0的情况，故各放大器电压放大倍数均为1，与分立元件组成的射极跟随器作用相同。 R1、R2组成1/2V+偏置，静态时A1输出端电压为1/2V+，故运放A2-A4输出端亦为1/2V+，通过输入输出电容的隔直作用，取出交流信号，形 ●有源带通滤波器 许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。这种有源带通滤波器的中心频率 ，在中心频率fo处的电压增益Ao=B3/2B1，品质因数，3dB 带宽B=1/（п*R3*C）也可根据设计确定的Q、fo、Ao值，去求出带通滤波器的各元件参数值。R1=Q/（2пfoAoC），R2=Q/（（2Q2-Ao）*2пfoC），R3=2Q/（2пfoC）。上式中，当fo=1KHz时，C取0.01Uf。此电路亦可用于一般的选频放大。 4．13波形变换电路 4.14.1实验目的 （1）熟悉波形变换电路的工作原理及特性 （2）掌握波形发生电路的参数选择和调试方法 4.13.2实验仪器和器材 （1）数字万用表DT9208 1块 （2）信号源HH1630 1台 （3）毫伏表DA16B 1台 （4）示波器HH4310 1台 （5）模拟电路试验箱TPE—A3 1台 （6）若使用亚龙DS系列实验台，按实验原理图准备下列元器件，见图4-50。 4.12.3预习要求 （1）阅读本节内容，分析图4-42所示电路的工作原路，这种电路对工作频率要求如何？（2）定性画出图4-43电路中Va和Vo的波形图。 （3）设计实验内容3要求的正弦波变方波电路。 （4）自拟全部实验步骤与记录表格。 4.13.4实验原理 如图4-42所示电路是一个考虑泄露电阻时的积分运算电路（方波变三角波），在这种情况下，对应与阶跃试的输入电压，向C充电的电流将不是一个恒定的电流，因此Va也不再是直线上升，而是按照指数曲线的形式上升。设输入电流可忽略，利用虚地的概念则有 Ic= CdV/dt= - (i1+i f)= - (Vi/R1+V o/Rf) 或R1CdV o/dt+R1V o/Rf= - Vi (Rf=Rp) 在一段时间内是一个负向阶跃电压时，与之对应的输出电压变化为如图4-42电路中的三角波。 4.13.5实验内容与步骤 1.方波变三角波 实验电路如图4-42所示 （1）按图4-42在ＴＰＥ—Ａ３试验箱“集成运放”功能模板的“A1”或“Ａ２”上接线，若使用亚龙ＤＳ系列实验台，则利用透明元件盒在桌面上搭接电路。准确无误后，接通１２Ｖ直流电源。输入ｆ＝500Hz、幅值为±4V的方波信号，用示波器观察比记录V o的波形。填入表4-51中。 （2）改变方波的频率，观察波形的变化。如波形失真如何调节电路参数？试在TPE—A3试验箱元件参数允许范围调整，并验证分析。 （3）改变输入方波的幅值，观察输出三角波的变化。将实验结果填入表4-52中。 2.精密整流电路 精密整流电路原理图如图4-43所示。 （1）按图4-43在TPE—A3模拟电路试验箱“集成运放电路”功能模块中接线，由信号源输入f=500Hz,有效值为1V的正弦波信号，用示波器观察输出波形。 （2）改变输出频率及幅值（至少三个值）用示波器观察波形，并完成表格4-53. （3）将正弦波换成三角波，重复上述实验。 实验六集成运算放大器组成的波形变换与产生电路 一．实验目的 1．掌握运放在开环，正反馈下的特点 2．熟悉比较器电路，搞清其工作原理 3．掌握正弦波发生器，方波发生器，三角波发生器的电路及其工作原理 二．实验原理 1．运放在开环，正反馈下的特点 运放在开环或引入正反馈下，它工作在限幅区（非线性工作区），这时运放有两个重要特点：1）运放的两个输入端不取电流。 上门限电压OM f 11 1V R R R V += 当OM O V V -=时 直至1f R 2R =时振荡稳定。二极管两端并联电阻R 2用于适当削弱二极管的非线性影响，以改善输出波形。 三．实验内容 1． 滞回比较器 1）按图6—3接好电路。 2）观察输入、输出波形。 输入加正弦信号，频率f = 150HZ ，大小V i = 2V （有效值），用示波器观察V i ，V O 的波形（注意将V i 接CH 1，V O 接CH 2）。 3） 观察、测量传输特性曲线。 将示波器置于X —Y 显示方式，观察传输特性曲线，测出传输特性曲线上输出电压的限幅值，输入电压的两个门限电压值。 2．方波信号发生器 1）按图6—4（a ）接好电路。 2）观察V O 、V C 的波形，分别在R = 10K 、R = 20K 的情况下测量V O 、V C 的峰峰值V OPP 、V CPP ，振荡周期T ，频率 f ，且和理论值相比较。 3．三角波信号发生器 1）按图6—5 ( a ) 接好电路。 2）用示波器观察V O1、V O2的波形，测量三角波的峰峰值V O2m ，周期T ，且和理论值相比较。 4．正弦波信号发生器 1）按图6—6接好电路。 2）调整电路使之振荡，观察输出电压波形，测量振荡频率。 适当调节电位器R P ，使电路产生振荡，用示波器观察输出波形，应为稳定的最大不失真正弦波，测量输出电压的大小V Om （峰值），周期T ，计算出振荡频率T 1 f = ，且与理论值相比较。 3）验证幅度平衡条件 在输出为稳定的最大不失真正弦波情况下，测量V +（V f ）、V-、V O ，验证同相比例放大器放大倍数f O V V A = 是否等于3（V +、V-、V O 均为有效值，用交流毫伏表测量）。 5．设计一个方波信号发生电路，要求方波的频率为2KHZ 。 四．预习要求 1．搞清运放在开环，正反馈下的基本特点。 2．搞清滞回比较器的基本电路及其工原理。对图6—5（a ）中同相输入滞回比较器，分析其电压传输特性)V (f V 2O 1O = 。 3．对方波、三角波信号发生器实验电路，理论计算它们的振荡周期，频率，输出电压的峰峰值，以便和测量值相比较。理论计算正弦波振荡器实验电路的振荡频率。 4．复习示波器的X —Y 显示、测量方法。 五．思考题 1．反相输入滞回比较器与同相输入滞回比较器的传输特性曲线有何不同？ 2．试推导方波发生器，三角波发生器振荡周期公式。 3．正弦波发生器中，集成运放的两个输入端是否应等电位，运放工作在线性区还是非第八章 脉冲波形的产生和变换试题及答案
波形转换电路的设计
脉冲波形的产生与变换
波形变换电路.
波形转换电路的设计
第六章 波形发生与变换电路
LM324的波形变换电路(DIY)
第六章波形产生与变换电路
LM324应用电路设计..
方波产生和波形变换电路
LM324运放应用电路大全
lm324典型电路
波形变换电路
集成运算放大器组成的波形变换与产生电路