基于LM324的函數(shù)信號發(fā)生器

1、基于LM324的函數(shù)信號發(fā)生器湖 南 科 技 大 學(xué)信息與電氣工程工程學(xué)院實驗報告實驗名稱：基于LM324的函數(shù)信號發(fā)生器 學(xué)生姓名：羅永恒 專業(yè)年級：12級自動化一班 指導(dǎo)教師：韋文祥 實驗日期：2014年7月2日目錄第一章 題目要求31.1 設(shè)計要求31.2 設(shè)計目的31.3設(shè)計環(huán)境3第二章 方案設(shè)計42.1主要芯片介紹4第三章 結(jié)構(gòu)框圖等設(shè)計步驟53.1總體設(shè)計流程圖53.2方波實現(xiàn)過程53.4三角波實現(xiàn)過程63.5正弦波實現(xiàn)過程63.6總電路圖7第四章 測試結(jié)果及相關(guān)分析74.1 調(diào)試結(jié)果74.2 硬件實物連線圖84.3 運行結(jié)果9第五章 優(yōu)缺點分析及改進11第六章 總結(jié)與體會11第1

2、章 ：題目要求1.1 設(shè)計要求函數(shù)信號發(fā)生器：利用集成運算放大器LM324制作可輸出正弦波、方波、三角波的信號發(fā)生器，用示波器可觀察。1.2 設(shè)計目的 利用所學(xué)模擬電路的知識，鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實際、提高我們的 綜合應(yīng)用能力。1. 對網(wǎng)上資源的綜合運用，會上網(wǎng)查找自己所需要的資料。2. 掌握集成運算放大器LM324的引腳圖及其使用方法。3. 初步了解電路板焊接技術(shù)，能夠較好較快地焊接簡易的電路 板。4. 學(xué)會使用正負電源并給芯片通電。5. 學(xué)會使用示波器檢驗所得到的波形，從其中得到的幅值，周期， 頻率等6. 學(xué)會使用仿真軟件Multisim仿真所設(shè)計的電路圖，并修改從 而得到正確的仿真結(jié)果。1.

3、3設(shè)計環(huán)境1、計算機一臺2、電阻包，電容包，穩(wěn)壓管，電烙鐵，錫絲，洞洞板， LM324芯片一個，排針若干，導(dǎo)線若干。3、 示波器一個。4、 能提供正負12V的電源一臺第二章：主要芯片介紹21 LM324芯片介紹LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝（DIP14），外形如圖1所示： 圖1 LM324外型圖片它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖2所示的符號來表示： 圖2 LM324內(nèi)部的運放單元在電路中的符號它有5 個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號

4、輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo 的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo 的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖3： 圖3 LM324引腳排列圖由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。第3章 ：結(jié)構(gòu)框圖等設(shè)計步驟31 總體設(shè)計流程圖 根據(jù)要實現(xiàn)的功能，設(shè)計的電路系統(tǒng)框圖如下圖所示：電 源遲滯比較器積分器二階有源低通濾波器方 波三角波正弦波 波圖4 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)采用12V雙電源供電，主體部分由LM324集成運放芯片構(gòu)成的遲滯比較器、積分器和二階有源低通

5、濾波器電路組成。3.2 方波實現(xiàn)過程利用同向輸入遲滯比較器，如圖： 其門線電壓為： 解得：所以：當3.3三角波實現(xiàn)過程 利用電容的充放電電壓隨時間的關(guān)系可以得到通道二的輸出波形，且：設(shè)當t=0時，VZ=-5.4V，當電容充電使得Vi5.4V時，方波輸出翻轉(zhuǎn)為5.4V，則此時，VZ通過R3和C1反向充電，由于充放電的時間常數(shù)相同，所以通道二輸出的波形為三角波，其周期為： =4.8ms則振蕩頻率為：f1/T1/4.8103208.33(Hz)3.4 正弦波實現(xiàn)過程 利用二階有源低通濾波電路加上同相比例放大電路來實現(xiàn)，因為對此運算放大器運用虛短和虛斷可知：UO32UO22UZ10.8(V)fH1/(

6、2RC)=1/(23.143.91030.1106)408.30(HZ)即：第三級電路將阻止頻率高于408.30HZ的信號通過。3.4 總電路圖 第四章 測試結(jié)果及相關(guān)分析4.1 調(diào)試結(jié)果 4.1.1方波 4.1.2 三角波 4.1.3 正弦波 4.2硬件實物連接圖 4.3運行結(jié)果4.3.1實物連線 4.3.2方波 4.3.3三角波 4.3.4正弦波第5章 ：優(yōu)缺點分析及改進5.1優(yōu)點分析： 1.元器件簡單，便宜，操作方便，易焊接。 2.效率高、體積小、重量輕，輸出穩(wěn)定波形。 3.能產(chǎn)生方波、三角波和正弦波等電子信號。 4.利用原理簡單，電能耗費小，節(jié)能。5.1缺點分析及改進： 1.只能產(chǎn)生特

7、定幅值，特定頻率的信號，無調(diào)節(jié)功能。 改進：可以把R4，R6，R3，R1，R8等改成適當阻值范圍的電位器， 以調(diào)節(jié)得到所需要的波形，但需注意各電阻，對波形的影響。 2.只能產(chǎn)生三角波，不能產(chǎn)生鋸齒波。 改進：在R3上并聯(lián)一個相串聯(lián)的R10和4.7V的二極管，運用電容 的充放電時間常數(shù)不等來實現(xiàn)鋸齒波的產(chǎn)生。 3.焊接較密，且線與線之間有少許交叉，易導(dǎo)致信號干擾。 改進：對線路布局時要提前考慮清楚，如果實在要交叉，可以采 用飛線的方式第6章 ：總結(jié)與體會 本次實驗采用集成運算放大器LM324來產(chǎn)生方波，三角波，正弦波，綜合運用了遲滯比較器，積分器，二階有源低通濾波電路，既讓理論聯(lián)系上了實際，又鍛煉了我們的動手能力。 實驗過程中不免遇到許多問題，首先是焊接技術(shù)差，多次把兩條獨立線路焊到一起，造成短路；通過多次焊接，熟能生巧，逐漸能夠較好較快地焊接電路板；其次，對仿真軟件Multisim的了解不夠，導(dǎo)致很多次連線正確的電路板由于電源接錯而導(dǎo)致功敗垂成。后來經(jīng)同學(xué)指導(dǎo)，才知道該軟件默認正負12V電源，所以無論電源加上與否，電源連接正確與否，仿真結(jié)果都是正確的，而實驗卻出不了半點差錯；在此次試驗中，我們鍛煉了耐心，懂得了，一個成功的實驗是