模拟电子技术课程设计报告剖析
模拟电子技术课程设计报告
实验成员：郭佳伟 赵明宇 王楠 实验时间：2013.6.10——2013.6.18 实验题目：集成运算放大器的应用
设计要求：使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图如图12（a ），实现下述功能： 使用低频信号源产生
.sin ()
i u f t V π=10012，
0500f Hz
=的正弦波信号，加至加法器输入
端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号
1
o u ，
1
o u 如图12（b ）所示，
.105T ms
=，允许
1
T 有%5±的误差。
（a ）
2
-2
/1o u V
t
1
T
（b ） 图12
图中要求加法器的输出电压211
10i i o u u u =+。
2
i u 经选频滤波器滤除
1
o u 频率分量，选
出
f 信号为
2
o u ，
2
o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。
2
o u 信号再
经比较器在1K Ω负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3
o u 。
电源选用
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 、
2
i u 、
1
o u 、
2
o u 和
3
o u 的测试端子，以方便测试。
低频信号三角波产生加法
比较
滤波
2
i u 1
i u 1o u
2o u
3o u
原理框图：
原理框图说明：
图中要求加法电路的输出电压21110i i o 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1 K Ω 负载上得到峰-峰值为2V 的输出电压3o u 。
方案分析：
⑴三角波发生电路
因为只提供一片LM324，然而后面的加法器，滤波，比较器必定会用掉三个运放，因此三角波的产生电路不能用掉两个运放，故采用一片LM324的中一个运放接成滞回比较器，三角波由滞回比较器的反相端输出。 ⑵加法器电路
采用LM324中的一个运放，在反相端按照课题要求连接相应阻值的电阻。（单电源时注意输入信号的提高） ⑶滤波电路
采用LM324中的一个运放，在积分运算电路的基础上用电阻和电容组成压控电压源二阶滤波电路。也可采用带通滤波器。 ⑷比较器电路
采用LM324中的一个运放，使其工作在开环状态，接成比较器。 ⑸不同的部分用电容耦合减轻级与级之间的影响。 电路设计及分析
设计有五个部分，其中低频信号源使用信号发生器，其余四部分设计方案如下： ⒈三角波产生电路 初始方案：
根据《电子技术基础（模拟部分）》书上的方波产生器产生方波，然后再采用微分电路进行处理，产生三角波。
改进方案：
由于LM324只有四个运算放大器，如果三角波产生使用两个，则后面的三个电路中有一个无法实现，所以只能采用一个运算放大器产生。同时由于器件不提供稳压二极管，所以电阻电容的参数必须设计合理，用直流电压源代替稳压管。 对方波放生电路进行分析发现，如果将输出端改接运放的负输入端，出来的波形近似为三角波。设计电路如图
2.加法器 方案： 由于加法器输出
1
1210o i i u u u +=，所以采用求和运算电路，计算电阻电容的参数
值，电路如图。
3.滤波器
初始方案： 由于正弦波信号
1
i u 的频率为500Hz ，三角波
1
o u 的频率为2KHz ，滤波器需要滤除
1
o u ，所以
采用二阶的有缘低通滤波器。如图。
改进方案：
根据仿真的波形看出电路对2KHz 的信号衰减不大，导致输出信号中仍然残留的有三角波成分，波形失真较严重。考虑要增大对三角波的衰减程度，而且要已知三角波的频率为2KHz ，所以采用中心频率为2KHz 的带阻滤波器。电路见图
4.比较器
初始方案：
采用一般的单限比较器，见电路图
改进方案：
在单限比较器中，输入电压在阀值电压附近的任何微小变化，都将引起输出电压的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号还是外部干扰，抗干扰能力差.所以采用滞回比较器。见图