2011电子设计竞赛综合测评题.doc

集成运算放大器的应用

使用一片四运放芯片LM324组成电路框图见图1(a),实现下述功能:

使用低频率信号源Ui1=0.1sin2t(V),f=500hz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信号Uo1，Uo1如图1(b)所示，T1=0.5ms,允许T1有5%的误差。

图中要求加法器的输出电压Ui2=10Ui1+Uo1。Ui2经过选频滤波器滤除Uo1的频率分量，选出fo信号为Uo2，Uo2的峰峰值等于9V的正弦信号，用示波器观察无明显失真，Uo2信号再经比较器在1负载上得到峰峰值为2V的输出电压Uo3.

电源只能使用+12V和+5V两种单电源，有稳压电源供给。不得使用额外电源和其它型号的运算放大器。

要求预留Ui1、Ui2、Uo1、Uo2和Uo3的测试端子。

方案原理分析

一：三角波产生器(不针对于仿真，只是原理图)

注：

1：正负电源使用稳压电源的+和两极连接，采用两个电阻中间接地的方法。

2：输出电压

当ffc时，电路近似为一反向比例运算放大器电路。其增益为R2/R1.

当ffc时，电路其积分作用。

元件参数计算：

1：当ffc时，电路其积分作用。工程估算中取f10fc,如果要求输出频率fo=2000hz，则fvi=2000hz,则fc200hz,即：

2：C1的取值不能够太大也不能太小，工程中一般取C11uF。

取C1=0.1uF时,R1=8K.

理论计算：

则只要微调输入电压就可以得到峰峰值为4V的三角波。

二：加法器

(略)

三：滤波器(有源谐振滤波器)

3.1原理图：（不针对于仿真，只是原理图）

幅频特性曲线

理论参数计算：

取C0=C1=C2=0.01uF.

则基准电阻R0=.

品质因数Q=fo/BW.

当f0=500hz,Q=10,Au=4.5时。

各个电阻值分别为：

R1=QR0/Au=70.7K。

R3=2QR0=636.6K.

实际运行的参数如上图原理图上面的参数相同。输出有放大作用即放大了4.5倍。

三：比较器

原理图

批注：要在1K的负载上面产生2VPP的电压，怎可以在运放的输出端使用电阻分压的办法，注意R1不是负载,Ro才是负载,注意理解其中的奥秘。

总结：

1：由于题目中要求只能使用单电源，我们没有把这个问题解决好。还有一个的滤波器，一开始有二个方案，一种是选用低通滤波器，另一种选用是选频滤波器，由于我们以前做过好几次低通滤波器，很熟悉，所以比赛的时候，使用的是低通滤波器方案，比赛回来后，想用不一样的方法，所以这里使用的选频滤波器。

2：尽量不要使用二极管、稳压管、三极管等高级的东西。

3：题目看似简单，但是题目是有要求的，如果完全按照要求完整的做，那么就考的就是真正的基础水平了。