简易波形发生器.doc

简 易 波 形 发 生 器 11班 赵帅 鲁旭 刘志文 摘要 本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。该波形发生器具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定能产生方波、三角波和正弦波等电子信号，可以作为其它电子系统的信号发生模块电路。 目录 1 方案设计与论证 ........................................................1 2 系统设计 ....................................................................1 2.1 LM324芯片简介 ............................................1 2.2 电路组成和工作原理 .......................................2 2.3 电路设计与计算 .............................................3 3 系统测试 ....................................................................5 3.1 测试工具 .......................................................... 5 3.2 数据测试与结果分析 .........................................5 3.3 测试结论 ...........................................................5 4 设计结论 ....................................................................7 一. 方案设计与论证 采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。LM324是一种集成运算放大器芯片，它的内部有四个独立的运算放大器。根据所学的知识，运算放大器可以构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路，可以分别产生方波、三角波和正弦波。依靠这些电路的组合，就可以制作成简易波形发生器电路。该电路具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定等特点。而且LM324集成运放芯片价格低廉，又很容易买到，可以降低电路的制作成本。 系统设计 1.LM324芯片简介: LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装（DIP14）,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2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相位相反；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3： 图3 LM324引脚排列图 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。 2.电路组成和工作原理:根据要实现的功能，设计的电路系统框图如下图所示： 图4 系统框图 系统采用±12V双电源供电，主体部分由LM324集成运放芯片构成的滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路组成。它由滞回比较器产生方波信号，方波信号经过积分器后产生三角波信号。三角波信号一路反馈回滞回比较器，作为滞回比较器的VREF ；另一路经二阶有源低通滤波器滤波以后产生正弦波信号。使用时可以在电路系统的不同输出点得到不同的波形信号。 电路设计与计算:根据系统框图，设计的电路如下图所示： 图5 系统电路原理图（1） 图6 系统电路原理图（2） 由图6可以看出，电路分为三级，即由运算放大器构成的滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器。UO1、UO2、UO3是电路的三个输出端，分别输出方波、三角波和正弦波。 电路的第一级是一个滞回比较器，用于输出方波。它输出电压的幅度由稳压管ZD1、ZD2共同决定。设计中，ZD1、ZD2均选用4.7V的稳压二极管，则它们的稳压幅度UZ为： +UZ ＝4.7＋0.7＝5.4(V) 其中，0