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加法器类论文范文素材,与基于运放LM324的综合实验相关硕士论文开题报告
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【摘 要 】本文介绍以集成运算放大器LM324为平台,将LM324的四个运放分别设计成四个满足一定要求的单元电路,再将四个单元电路级连,满足设定的技术指标.其设计、调试的过程可以加强学生对集成运算放大器应用的理解,提高学生综合应用所学知识解决问题的能力.
【关 键 词 】LM324；振荡器；加法器；滤波器；比较器
在电子、通信类专业的本科实验教学中,运算放大器的设计、调试是学生应该掌握的基本技能.集成运算放大器LM324在实验教学中运用广泛.它的成本低、增益高、内含四个运算放大器.电源电压范围宽,单电源3~32V或双电源-16V~+16V,可以与输入的电平很好地兼容.运用LM324搭建的单元电路能让学生很好地理解通用运算放大器的设计、调试.
2011年全国大学生电子设计大赛的综合复测题,要求在几个小时内采用一片LM324芯片搭建四个满足一定要求的运算放大器单元电路.四个电路分别是振荡器、加法器、滤波器、比较器,并且要求将四个单元电路级连成一个系统,其功能相当于一个小的模拟系统.题目比较全面地考核了学生掌握集成运算放大器的设计、调试的能力.在几个小时以内完成任务,需要扎实的基础知识和熟练的动手能力.
本文结合教学实际,将2011年全国大学生电子设计大赛的综合复测题的要求稍作修改,以作为LM324的综合实验.实验的功能框图如图1,LM324的工作电压选定为±5V.
LM324综合实验系统要求及具体参数如下：
将函数信号发生器产生的：
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自制振荡器产生的近似三角波信号Uo1,Uo1的周期T等于0.5ms,峰峰值4V.加法器输出电压为,Ui2经过滤波器滤除Uo1的频率分量,选出频率为fo、峰峰值等于9V的正弦信号Uo2,Uo2信号再经过比较器在1kΩ负载得到峰峰值为2V的输出电压Uo3.
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下面分别从振荡器、加法器、滤波器、比较器四个方面说明系统的设计、调试.
一、振荡器
振荡器电路如图2所示,输出Uo为方波,当时间常数τ取值比较合适时Uo1为近似三角波.
Uo1的周期,
若取R1等于R2等于4.7kΩ,C1等于0.01μF,R3等于22.756kΩ,则：
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等于0.5ms,满足设计要求.
Uo1的峰峰值近似等于稳压管的稳压值,考虑到稳压管的管压降,稳压二极管的稳压值取5V.
V1是为了方便仿真增加的单脉冲信号源,实际
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二、加法器
加法器电路如图4所示,加法器输出电压：
其中：.
加法器的电路比较简单,由于Uo1来自振荡器,选择合适的电阻很重要,否则前级振荡器信号会衰减.R6不能太小,太小不能仿真出正确的波形.R6确定后其它电阻随之确定.
加法器的PSPICE仿真波形见图5.
三、滤波器
滤波器选用二阶巴特沃斯带通滤波器①,选择合适的增益和Q值关系到滤波器的滤波效果.滤波器需要选通的信号是10Ui1,10Ui1峰峰值为2V,滤波器放大4.5倍后可得到峰峰值为9V的正弦波.
滤波器电路见图6.此滤波器的Q等于8,增益为：.
滤波器PSPICE仿真波形见图7.
四、比较器
图8为比较器电路,比较器原理比较简单.设计时要考虑与前级的耦合,适当选择电阻R14、R15.R16理论上取值为4kΩ时,1kΩ负载分压得到峰峰值为2V的输出电压Uo3,实际仿真时峰峰值达不到2V.将R17改为3.6kΩ,负载得到峰峰值为2V的输出电压.
比较器输出PSPICE仿真波形见图9.
五、结语
LM324综合实验并不难,可以分为三步：
第一步,根据各个单元电路的技术指标设计单元电路.
第二步,进行级连调试.电路级连时,有时信号会衰减,这时需要对电路调整,可首先适当加大输入端电阻,再调整其它电阻.
第三步,虽然仿真正确,以后进行的硬件调试与仿真相比会有一些误差,这时又要对电路进行调整.调整时从分析原理入手,结合经验,一级一级调,直至基本满足技术指标为止.
总之,利用LM324的四个运算放大器组成四个不同的单元电路,再将四个单元电路级连成一个完整的电路,是一个很好的综合实验项目.设计、调试的过程不会一帆风顺,会遇到一些问题,解决问题的过程就是学生能力提高的过程.对培养学生综合运用所学知识、启发学生发散思维、提高动手能力具有积极意义.
注释：
①二阶巴特沃斯带通滤波器设计方法见参考文献中“5.4.1滤波器的快速设计方法”.
参考文献
[1]罗杰,谢自美.电子线路设计.实验.测试(4版)[M].电子工业出版社,2010,9.
作者简介：
刘伟俊（1950—）,女,湖南长沙人,大学本科,厦门大学嘉庚学院副教授,研究方向：电子技术.
张立民（1944—）,湖北武汉人,硕士研究生,仰恩大学副教授.
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