基于LM324的函数发生器报告教程.docx

 PAGE \* MERGEFORMAT 13 函数发生器设计报告 题 目： 方波、三角波、正弦波发生器 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2015年 12 月 31 日 一．设计要求 函数信号发生器：利用集成运算放大器LM324制作可输出正弦波、方波、三角波的信号发生器，用示波器可观察。 二．主要芯片介绍 2．1 LM324芯片介绍 LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装（DIP14），外形如图1所示： 图1 LM324外型图片 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： 图2 LM324内部的运放单元在电路中的符号 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：  INCLUDEPICTURE /technic_article/uploadfile/200708/LM324引脚图（管脚图）.gif \* MERGEFORMATINET  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。 三．结构框图等设计步骤 3．1 总体设计流程图 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迟滞比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路组成。 3.2 方波实现过程 利用同向输入迟滞比较器，如图： 其门线电压为： 解得： 所以：当 3.3三角波实现过程 利用电容的充放电电压随时间的关系可以得到通道二的输出波形，且： 设当t=0时，VZ=-5.4V，当电容充电使得Vi5.4V时，方波输出翻转为5.4V，则此时，VZ通过R3和C1反向充电，由于充放电的时间常数相同，所以通道二输出的波形为三角波，其周期为： =4.8ms则振荡频率为：f＝1/T＝1/4.8×103＝208.33(Hz) 3.4 正弦波实现过程 利用二阶有源低通滤波电路加上同相比例放大电路来实现，因为对此运算放大器运用虚短和虚断可知：UO3＝2UO2＝2UZ＝±10.8(V)fH＝1/(2πRC)=1/(2×3.14×3.9×103×0.1×10－6)＝408.30(HZ)即：第三级电路将阻止频率高于408.30HZ的信号通过。 3.5.1总电路图（Multisim） 下图为方波仿真图： 将方波发生电路和积分电路连接起来就可以将方波转换为占空比可调的三角波。 3.5.2三角波仿真电路图以及得出的三角波形仿真图： 3.5.3正弦波波形仿真图 3.6参数设计 （1）输出幅度 由图可知，稳压管两端电压为UZ，积分电路的输出电压Uo往正方向线性 增长，此时U+也随着增长，当增长至U+=U-=0时，滞回比较器的输出电压UO1发生跳变，而发生跳变时的UO值是使三角波的最大值Uom。将条件UO1=-UZ,U+=0和Uo=Uom代入下式可得： 0= EQ  EQ \F(R1,R1+R2) (-Uz)+ EQ \F(R2,R1+R2) Uom 可解的三角波的输出幅度为: Uom= EQ \F(R1,R2) Uz (2)占空比 当忽略二极管的导通电阻时经分析可知： T1=(R6+R10)C㏑(1+ EQ  EQ \F(2R1,R2) ) T2=(R6+R9)C㏑(1+ EQ  EQ \F(2R1,R2) ) 输出波形的震荡周期为： T=T1+T2=(2R6+R8)C㏑(1+ EQ \F(2R1,R2) ) 占空比为： D= EQ \F(T1,T) = E