lm集成芯片内部电路分析.docx

LM324集成芯片内部电路分析与典型应用??计科1207班 安容巧 陈福棉摘?要：LM324集成芯片内部构造由四运放构成，其优点相较于标准运算放大器而言，电源电压工作范围更宽，静态功耗更小，因此在生活中有着极为广泛的应用。LM324的四组运算放大器完全相同，除了共用工作电源外，四组器件完全独立。以其中一组运算放大器为例分析，其内部电路共由两级电路构成，其耦合方式为电容耦合，这使得两级电路的直流工作状态相互独立，互不影响。?LM324的典型应用有信号发生器，所以采用带有差动输入的四运算放大器LM324为核心器件，通过RC桥式振荡电路产生正弦波，然后用过零比较器产生方波，再经过积分电路产生三角波就可以设计出信号发生器电路?关键词：LM324集成芯片，单元电路，工作原理，?应用，信号发生器?1、外部结构与内部电路结构LM324系列集成芯片（如下图）为四个完全相同的运算放大器封装在一起的集成电路，该集成电路外部具有十四个管脚，分别包含八个输入端口、四个输出端口以及两个电压端口。图2为LM324的管脚连接图。除电源共用外，四组运放相互独立。由图可知：第1、7、8、14号管脚为输出管脚，分别对应四个运算放大器的输出端。第2、6、9、13号管脚为负输入端。第4、11两管脚连接工作电压。?使用时，在4、11号管脚处分别接入正负工作电源（一般为12V或15V）将输入端高点平输入至正输入端，低电平输入至负输入端，此时在输出端便可得到经过同相放大的电压。若将正负端反接，则可在输出端得到经过反响放大的电压。?与标准运算放大器相比，LM324这种差动输入方式的器件具有显著的优点。它的优点在于电源电压范围宽、静态功耗小、可采用单（双）电源方式使用，价格低廉。因此，LM324的应用在各种电路中。??2、单元电路分析?LM324的1、2、3；5、6、7；8、9、10；12、13、14管脚分别组成四个运算放大器单元。下面就一个单元作简要分析。电路图如图3所示。?电路总共分为两级。首先前级输入端输入的电路为双端输入单端输出的差分放大电路。差分电路上方偏置电阻为电流源形成的有源负载。差分电路的共模输入以及下方的恒流源电路都起到稳定工作点以及输出电压的作用。另外，镜像电流源也可为电路提供直流工作电流使得电路有合适的静态工作点，确保电路在直流状态下能够正常工作，同时保证信号放大过程中不会出现饱和失真或截止失真。差分电路的输出端经过共射、共集放大器，这两个器件的作用是对输出信号进行放大。?电路由一电容耦合至第二级电路。第二级电路的核心部分是由一个PNP型管构成的共基组态电路。共基组态放大器的特点是信号工作带宽范围大、适合用于高频电路中。?下面来判断电路经过三极管放大后输入端以及输出端信号的极性。由顺势极性法我们可以得知，在经过差分放大电路后，第一级电路输出为正点位。由于共基组态放大电路输出电压与输入电压的方向相同，因此输出端输出为正电位，这与实际云端放大器要求相符合。?3、LM324 的应用1）LM324作反相交流放大器 　　此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器采用单电源供电, 由R1、R2组成1/2V+偏置,C1是消振电容。　　放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值, Av=-10。此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取Ri与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定Rf。Co和Ci为耦合电容。2）LM324作同相交流放大器 　　同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成1/2V+分压电路,通过R3对运放进行偏置。电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。3）LM324作交流信号三分配放大器 　　此电路可将输入交流信号分成三路输出,三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。而对信号源的影响极小。因运放Ai输入电阻高,运放A1-A4均把输出端直接接到负输入端,信号输入至正输入端,相当于同相放大状态时Rf=0的情况,故各放大器电压放大倍数均为1,与分立元件组成的射极跟随器作用相同。　　R1、R2组成1/2V+偏置，静态时A1输出端电压为1/2V+，故运放A2-A4输出端亦为1/2V+，通过输入输出电容的隔直作用，取出交流信号，形成三路分配输出。4） LM324应用作测温电路 　　感温探头采用一只硅三极管3DG6，把它接成二极管形式。硅晶体管发射结电压的温度系数约为-2.5mV/℃，即温度每上升1度，发射结电压变会下降2.5mV。运放A1连接成同相直流放大形式，温度越高，晶体管BG1压降越小，运放A1同相