集成运算放大器的应用Word文档格式.docx
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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ui1、ui2、uo1、uo2、uo3的测试端子。
2、设计原理
1.设计原理图
2.电路原理与参数计算:
1.三角波产生器
由电容充放电产生三角波,由两个电位器调节输出电压和输出三角波频率的大小。
2.加法器
输入信号为ui1,uo1,输出uo1,属于多端输入的电压并联反馈电路,采用
,
带入数值计算得:
3.滤波放大电路电路采用二阶压控电压源低通滤波器电路。
由上面的原理图可见,它是由两节RC滤波电路和同向比例放大电路组成,其中同向比例放大电路实际上就是所谓的压控电压源。
其特点是,输入阻抗高,输出阻抗低。
同向比例放大电路的电压增益就是低通滤波器的通带增益,即,取R14=0~50k,R12=8k,放大倍数0~6.25倍。
4.比较器电路
电压比较器时对两个模拟电压比较器大小,比判断出其中哪一个电压高,比较器输入有一个同向输入端和一个反向输入端,一般设置其中一个端的输入电压为参考电压,假设同向端输入电压VA为参考端,设反向输入端输入电压为VB,当VA>
VB时,输出高电平,当VB>
VA时,输出低电平。
3、仿真波形(以下仿真波形都是在联调时的波形)
仿真原理图在附录二中
1.三角波产生电路
2.加法器电路
3.滤波放大电路
4.比较器电路
四、实验现象和结果
5、实验心得
单独测试每个模块,每个模块的输入输出端用插针接出来,每个模块作为一个单独的模块,要联调两个模块或多个模块时用跳线接起来,建议不要从板子上走线,因为后一级电路可能对前一级电路有影响,所以对于单个模块测试使测试结果不准确。
先焊电源模块,焊好后检测电源模块。
每焊好一个模块单独检测,最后再联调。
单独测试、调试每个模块
(一)、电源电路用单电源+12V制作一个±
6V双电源
(二)、三角波产生电路(产生u01)
1.在反相端接一个隔直电容1nF(102),使负半轴的三角波的峰值等于上半周的峰值。
2.调节R5改变三角波的峰峰值,使其峰峰值达到4.0V,然后调节R6改变三角波的频率,使其达到2.0KHz,尽量接近2.0KHz。
(三)、加法器电路(输入ui1,uo1,输出ui2)
1.将第二步产生的三角波u01接到加法器电路的R2(8.2KΩ)电阻上,将500Hz、500mv低频信号接到R1(820Ω)电阻上(千万不要接反了),观察输出波形,然后按暂停,观察波形,看是不是如下所示:
(四)、滤波放大电路。
(输入ui2,输出u02)
1.测试、调试滤波效果。
Ui2用函数信号发生器产生的信号代替ui2,函数信号发生器产生500Hz、峰峰值200mV的正弦信号,调节R4、R5,使输出电压uo2达到最大,当调节函数信号发生器,使输入的信号小于500Hz时,输出波形没有失真(若失真,调节R1,使其保持在500mV~900mV以内),输出波形的峰峰值时可出现峰峰值不变的和变小大的情况,但是不允许出现变大的现象,若变大则说明这个滤波器不是从500Hz衰减的;
当调节函数信号发生器,使输入信号大于500Hz时,输出波形的峰峰值开始衰减,则说明滤波器时从500Hz开始衰减的;
当调节到2K时,输出波形的峰峰值小于100mV以内,最好20mV以内,说明将2K信号衰减了很多,即滤掉了2K信号,即在原理图中时滤掉了三角波信号。
2.测试、调试放大效果。
用函数信号发生器产生500Hz、峰峰值为200mV的正弦信号,调节R1,使输出波形的峰峰值达到900mV,则说明放大倍数可以达到4.5倍,然后调节函数信号发生器输出信号的电压,使其峰峰值为2V,观察滤波电路输出信号的峰峰值,看是否达到了9V,若达到了,则说明放大部分完成。
(五)、单独测试比较器(输入uo2,输出uo3)
uo2接同向输入端,uo1接反向输入端。
uo2:
频率500.0Hz、峰峰值9V正弦波,建议先用5V测试,防止电压过大,然后再慢慢将电压升到9V。
uo1:
频率2.0K、峰峰值4V的三角波。
调节R6时输出信号uo3的峰峰值为2.0V,(原理上频率是500Hz)观察输出波形uo3,看是不是如下所示:
联调
(一)、电源、三角波、加法器联调
将产生的三角波信号uo1接到加法器电路R2的一端,将ui1接到加法器电路R1的一端,观察输出波形是不是如下所示:
(二)、电源电路、三角波产生电路、加法器电路、滤波放大电路联调
将输出信号ui2接到滤波器电路R1的一端,观察输出波形是不是如下所示
加法器电路值得注意的地方是,R2上的信号波形如下图,这是因为叠加了正弦信号的结果。
(三)、电源电路、三角波产生电路、滤波放大电路、比较器电路联调
将滤波器输出的信号uo2接到比较器的同向输入端,三角波uo1接比较器的反相输入端,观察输出波形是不是如下所示:
6、参考文献
[1]康华光.模拟电子技术基础.4版.北京:
高等教育出版社,1998.
附录1.原件清单
原件个数原件名称和参数原件标号
1电容,30nFC1
2电位器,50kR3,R7,R14
2电阻,10kR5,R6
2电阻,8.2kR1,R9
3电阻,820欧姆R2,R8,R15
2电容47nFC3,C4
1电阻,8kR12
2电位器10kR13
1电容1nFC2
2电阻,1kR16,R17
2电阻,6.8kR4,R10
2极性电容10uFC7,C8
2电容100nFC6,C5
导线
杜邦芯
短路帽
LM324芯片一片
14PIN芯片座一个
附录2.仿真原理图
附录三
实验测试板图
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- 集成 运算放大器 应用