1lm324应用实例
LM324用法
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。
此电路亦可使用单电源，只需将运放正输入端偏置在1/2V+并将电阻R2下端接到运放正输入端既可。
∙比较器当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如LM324运放开环放大倍数为100dB，既10万倍)。
此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+），就是低电平（V-或接地）。
当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。
附图中使用两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻R1、R1ˊ组成分压电路，为运放A1设定比较电平U1；电阻R2、R2ˊ组成分压电路，为运放A2设定比较电平U2。
lm324产生方波经典电路
lm324产生方波经典电路
LM324是一款四路运算放大器，它可以用于产生方波的电路设计。
以下是一个使用LM324产生方波的经典电路：
1. 使用其中一路运算放大器（比如使用LM324的第一路运算放大器）进行比较：
- 将一个三角波或正弦波输入到运算放大器的正输入端（将波形信号接入运放的非反相输入端）。
- 将一个可变电阻接入运算放大器的负输入端（将负输入端接上一个可变电位器）。
- 使用负反馈连接，将该运算放大器的输出接入至其负输入端。
2. 使用确定的电阻值和电位器调整电压，这样可以根据电压是否超过比较器的参考电压来产生方波。
- 当正输入端电压超过负输入端电压，运放输出为高电平。
- 当正输入端电压低于负输入端电压，运放输出为低电平。
- 由于负输入端电压可通过改变电位器的值来控制，因此可以调整输出方波的频率和占空比。
这是一个简单的基于LM324的方波产生电路示例。
根据具体的需求和电路设计要求，可能需要进行一些调整和优化。
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。
LM324集成芯片内部电路分析与典型应用
LM324集成芯片内部电路分析与典型应用LM324是一款广泛应用于电子电路中的四运算放大器集成芯片。
它具有四个独立运算放大器，以及相应的补偿电路，用于提供放大器的稳定性和性能。
该芯片采用双电源供电，工作电压范围为+5V至+32V。
LM324还具有很高的共模抑制比和宽带，适用于各种电路应用。
LM324集成芯片的内部电路主要包括四个运算放大器、输入级、输出级和补偿电路。
四个运算放大器可以独立工作，每个放大器都具有一个反馈回路，通过控制输入电压和反馈元件，可以实现不同的功能和放大倍数。
输入级负责将输入信号进行放大和标幺化，以适应后续电路的工作要求。
输出级负责将放大器的输出信号进行电流放大和电压输出，以适应外部电路的连接。
1.信号传感器放大器：LM324可以作为传感器信号的放大器，用于放大和处理小信号。
例如，用于温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
2.滤波器：通过适当选择反馈元件和频率调节元件，可以将LM324设计为不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
3.比较器：LM324可以作为比较器使用，用于比较输入信号与参考信号的大小。
通过调整参考电压，可以实现不同的比较阈值和触发条件。
4.方波发生器：LM324结合一些外部元件，可以构成方波发生器电路。
方波发生器常用于时钟信号发生、脉冲计数器等应用。
5.电压跟随器：通过将运算放大器的非反相输入端与输出端连接，可以实现电压跟随器功能。
电压跟随器通常用于隔离电路和电源稳压器中。
6.麦克风前置放大器：LM324可以用于麦克风前置放大器电路，用于提供麦克风信号的放大和预处理。
除了上述应用，LM324还可以用于电池充电管理、计算器、功率放大器、电压比较等各种电子电路中。
在应用过程中，设计者可以根据具体的要求，选择适当的反馈元件、外部元件和电源电压，以实现所需的功能和性能。
总之，LM324集成芯片具有四个独立运算放大器和相应的补偿电路，广泛应用于各种电子电路中。
1lm324应用实例
R1
C1
VT1
R3
VT3
+VCC IC
C
B A
D
A +
VT2
R5
C2
VT4
O
(b)保护管工作特性
EE
UCE
R2
(a)电 路 图
R4 V
输出限流保护
正常工作时工作点在 A，工作电流过大，工 作点经B 移到C或D 点， 电流基本不变
1 滤波电路的基础知识
作用：选频。 一、滤波电路的种类： 低通滤波器LPF 带通滤波器BPF
GND
VCC
集成运放的主要技术指标
一、开环差模电压增益Aod 无外加反馈情况下的直流差模增益。一般在 105 107之间。理想运放的Aod为。
U O Aod 20 lg U U
二、共模抑制比KCMR 开环差模电压增益与开环共模电压增益之比。 多数集成运放共模抑制比达80dB以上。
100pF C R2 1 V+ R1
+
8
2 VCC_CIRCLE
C1 + C2
6
Vi
1
3
R3 V2
1
VCC_CIRCLE
-
1
2
2
V0
+ C4
C3
产生自激振荡 消振措施： 按规定部位和参数接入校正网络 防止反馈极性接错 避免负反馈过强
合理安排接线，防止杂散电容过大
保护电路
1、输入保护
利用二极管的限幅作用对输入信号幅度加以限制，以免 输入信号超过额定值损坏集成运放的内部结构。无论是输入 信号的正向电压或负向电压超过二极管导通电压，则V1或V2 中就会有一个导通，从而限制了输入信号的幅度，起到了保 护作用。
lm324应用实例.ppt
VCC
集成运放的主要技术指标
一、开环差模电压增益Aod
无外加反馈情况下的直流差模增益。一般在
105 107之间。理想运放的Aod为。
A 20lg
U O
od
U U
二、共模抑制比KCMR
开环差模电压增益与开环共模电压增益之比。 多数集成运放共模抑制比达80dB以上。
K
20 lg
1 LM324简介
GND
VCC
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 反相交流放大器、同相交流放大器、测温电路、比 较器等各种电路中。
GND为接地端，VCC为电源正极端（6V），每个运放 的反相输入端、同相输入端、输出端均有编号。例如， 1Vi、1Vi 、1VO 分别表示1号运放的反相输入端、同相输入 端及输出端。依此类推，2Vi 、2Vi 、2VO 是表示2号运放器的， 等等。
uI = iIR = iCR
R R
得：
1
1
uO uC C iCdt RC uIdt
τ = RC
——积分时间常数
积分电路的输入、输出波形
(一)输入电压为阶跃信号 uI
UI
当 t ≤ t0 时，uI = 0， uO = 0； 当 t0 < t ≤ t1 时，
O uO
基本微分运算电路在输入信号时，集成运放内部的放大 管会进入饱和或截止状态，以至于即使信号消失，管子 还不能脱离原状态回到放大区，出现阻塞现象。
图7.2.19实用微分运算电路
图7.2.20微分电路输入、输出波形分析
LM324作反相交流放大器
代替晶体管进行交流
lm324典型电路
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。
LM324应用电路图
LM324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-32V4.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滞后比较器电路图恒流源运算放大器LM324的D单元构成恒流源，使用中为保证恒流源的线性度，应充分保证电阻R16与R17阻值不小于R14与R15的10倍，且R14与R15、R16与R17两两之间阻值误差要尽可能地小，只有这样才能保证锯齿波的线性度，调试时有时测得的锯齿波为下凹的，这是由于R14与R15或R16与R17两个电阻之间阻值有较大的差值造成的。
本文就高性能集成四运放LM324的参数，进行实用电路设计，论述电路原理。
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。
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＝ (1
)
一阶低通滤波电路
用jω 取代s，且令f0=1/(2π RC)，得出电压放大倍数 f0 称为特征频率
电压放大倍数
Uo Au Ui 1 RF R1 1 j f f0 Aup 1 j f f0
20 lg A u
滤波电路
高通滤波器HPF 带阻滤波器BEF
20 lg A u
通 O
20 lg A u
阻 fp f O
20 lg A u
阻 fp
通 f
O
阻 f1
通
阻 f2 f O
通 阻 通 f2 f f1
2.无源低通滤波器：
频率趋于零，电容 容抗趋于无穷大
Aup＝1 电压放大倍数为
图7.2.19实用微分运算电路
图7.2.20微分电路输入、输出波形分析
LM324作反相交流放大器
VCC
代替晶体管进行交流 放大, 用于扩音机前 置放大等。电路无需 调试。 放大器电压放大倍数 Av=-Rf/Ri。
LM324作测温电路
感温探头采用一只硅三极 管3DG6。运放A1连接成同 相直流放大形式，温度越 高，晶体管BG1压降越小， 运放A1同相输入端的电压 就越低，输出端的电压也 越低。这是一个线性放大 过程。在A1输出端接上测 量或处理电路，便可对温 度进行指示或进行其它自 动控制。
uO 1 RC
t1
O
UI RC
t
图 6.3.2
uId t
(t t0 )
即输出电压随时间而向负方向直线增长。 当 t > t1 时， uI = 0，uo 保持 t = t1 时的输出电压值不变。
问题：如输入波形为方波，输出波形为何波？--三角 波
(二)输入电压为正弦波
u I U m sin t
100pF C R2 1 V+ R1
+
8
2 VCC_CIRCLE
C1 + C2
6
Vi
1
3
R3 V2
1
VCC_CIRCLE
-
1
2
2
V0
+ C4
C3
产生自激振荡 消振措施： 按规定部位和参数接入校正网络 防止反馈极性接错 避免负反馈过强
合理安排接线，防止杂散电容过大
保护电路
1、输入保护
利用二极管的限幅作用对输入信号幅度加以限制，以免 输入信号超过额定值损坏集成运放的内部结构。无论是输入 信号的正向电压或负向电压超过二极管导通电压，则V1或V2 中就会有一个导通，从而限制了输入信号的幅度，起到了保 护作用。
C1
1
7
+ R
2
C2
(a)
+
R1
3
-
（2）单电源供电方式 单电源供电是将运放的VEE管脚连接到地上。此时 为了保证运放内部单元电 路具有合适的静态工作点 ，在运放输入端一定要加 入一直流电位，如图所示 Vi VCC_CIRCLE 。此时运放的输出是在某 + 一直流电位基础上随输入 信号变化。对于图交流放 大器，静态时，运算放大 器的输出电压近似为VCC/2 ，为了隔离掉输出中的直 流成分接入电容C3。
集成运放使用中的几个具体问题
1.集成运放参数的测试
集成运放组件的各项指标通常是由专 用仪器进行测试的，但也可用简易测试方 法进行测试，主要测试的内容包括：输入
失调电压U0S 、输入失调电流I0S、开环差
模放大倍数Aud 、共模抑制比CMRR 、共模 输入电压范围Uicm 、输出电压最大动态范 围UOPP 等
u
u
RF R1 R F
RF R1 R F
uI
uI R1 R1 R F
R1 R1
uO
RF RF
由于“虚短”， u+ = u ，所以：
RF R1 R F uI R1 R1 R F uO RF R1 R F
uO uI uI
方法：将输入端短路接地，调整调零电位器，使 输出电压为零。
漂移现象严重 原因： 存在虚焊点 运放产生自激振荡或受强电磁场干扰 集成运放靠近发热元件 输入回路保护二极管受光照射 调零电位器滑动端接触不良 集成运放本身损坏或质量不合格等
集成运放的自激振荡问题
运算放大器是一个高放大倍数的多级放大器，在接成 深度负反馈条件下，很容易产生自激振荡。为使放大 器能稳定的工作，就需外加一定的频率补偿网络，以 消除自激振荡。图3.2.3是相位补偿的使用电路。
VD1
A +
VD2
若电源的极性错接，二极 管VD1 、VD2不能导通，使电 源断开
电源接错保护
3、输出端错接保护
利用稳压管V1和V2接成反向串联电路。若输出端出 现过高电压，集成运放输出端电压将受到稳压管稳压值 的限制，从而避免了损坏。
uI
R1
RF
A +
VDZ1
uO
VDZ2
利用稳压管保护运放
4、输出限流保护
u O i R R i C R RC duC dt
基本微分电路
可见，输出电压正比于输入电压对时间的微分。
微分电路的作用： 微分电路的作用有移相 功能。
实现波形变换，如将方波变成双向尖顶波，将三 角波变成方波
2.实用微分运算电路
基本微分运算电路在输入信号时，集成运放内部的放大 管会进入饱和或截止状态，以至于即使信号消失，管子 还不能脱离原状态回到放大区，出现阻塞现象。
Uo Au U
i
1 1 j f fp
——通带截止频率 由对数幅频特性知，具有“低通”的特性。 电路缺点：电压放大倍数低，只有１，且带负载能力差。
2 RC
fp
1
解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
3. 一阶同相低通滤波器
A u s ） （ U 0 (s) U i (s) RF R1 )( (1 RF R1 1 1 sRC )U p ( s )
图
uI
RF R1
差分比例运算电路
差模输入 电阻
电压放大倍数
Auf
Rif = 2R1
反相求和运算电路
由于“虚断”，i = 0 所以：i1 + i2 + i3 = iF 又因“虚地”，u = 0
所以：
u I1 R1
uO ( RF R1
u I2 R2
u I3 R3
uO RF
K
CMR
20 lg
A od A oc
理想运放工作在线性区时的特点
uo
i+UOPP
u－
u+
i+
－
Aod
ui uo
O
U O P P
＋
-UOPP
线性放大区
非线性区 电压传输特性
集成运放的电压和电流
uo = Aod(u+– u– )
1、 差模输入电压约等于零 即 u+= u– ,称“虚短” 2、 输入电流约等于零 即 i+= i– 0 ,称“虚断”
2．集成运放的调零问题
由于集成运放的输入失调电压和输入失调电流的影响，当 运算放大器组成的线性电路输入信号为零时，输出往往不
等于零。为了提高电路的运算精度，要求对失调电压和失
调电流造成的误差进行补偿，这就是运算放大器的调零。 常用的调零方法有内部调零和外部调零，而对于没有内部 调零端子的集成运放，要采用外部调零方法。下面以 mA741为例，图3.2.2给出了常用调零电路。图3.2.2(a)所示 的是内部调零电路；图（b）是外部调零电路。
1
R2
2
R1
+ 3
2
3 2
A
+ 1
R3
1 2
6
V+ Rw
2 1
1
2
10K
2
+ 10uF
-15V
2
¸ 100¦
(a)
(b)
内部调零电路
外部调零电路
1
¸ 100¦
R
100¦ ¸
2
1
51K
2 1
2 1
6
1
2
2
51K
2V-
3
使用中可能出现的异常现象
不能调零
原因: .调零电位器故障； .应用电路接线有误或有虚焊； .反馈极性接错或负反馈开环； .集成运放内部损坏； .关断电源后重新接通即可恢复是 输入信号过大而造成“堵塞”现象
100pF C R2 1 V+ R1
+
8
2 VCC_CIRCLE
C1 + C2
6
Vi
1
3
R3 V2
1
VCC_CIRCLE
-
1
2
2
V0
+ C4
C3
另外，防止通过电源内阻造成低频振荡或高频振荡的措施是在 集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一电 解电容（10mF）和一高频滤波电容（0.01mF~0.1mF）。如图 3.2.3所示。
RF R3 u I3 )
u I1
RF R2
u I2
R R 1 // R 2 // R 3 // R F
RF R1 ( u I1 u I2 u I3 )
当 R1 = R2 = R3 = R 时，
uO
积分运算电路
由于“虚地”，u = 0，故 uO = uC 由于“虚断”，iI = iC ，故
i
i
O
i