1、-. z.Beijing Jiaotong University模擬集成電路研討LM324集成芯片內部電路分析與典型應用學院：電子信息工程學院小組成員：指導教師：時間：LM324集成芯片內部電路分析與典型應用摘要LM324集成芯片內部構造由四運放構成，其優點相較于標準運算放大器而言，電源電壓工作*圍更寬，靜態功耗更小，因此在生活中有著極為廣泛的應用。LM324的四組運算放大器完全一樣，除了共用工作電源外，四組器件完全獨立。以其中一組運算放大器為例分析，其內部電路共由兩級電路構成，其耦合方式為電容耦合，這使得兩級電路的直流工作狀態相互獨立，互不影響。LM324的典型應用有濾波器的制作。帶通濾波器

2、可由一高通濾波器與一低通濾波器級聯而成，為了使電壓放大倍數到達設計要求，可以改變接入電路電阻阻值來實現。關鍵詞：LM324集成芯片;工作原理;濾波器目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358430779摘要 PAGEREF _Toc358430779 h 2HYPERLINK l _Toc358430780一、工作原理 PAGEREF _Toc358430780 h 3HYPERLINK l _Toc358430781二、典型應用電路設計多波形信號發生器 PAGEREF _Toc358430781 h 3HYPERLINK l _Toc358430782設計方

3、案 PAGEREF _Toc358430782 h 3HYPERLINK l _Toc3584307831.正弦波局部 PAGEREF _Toc358430783 h 3HYPERLINK l _Toc3584307842. 方波局部 PAGEREF _Toc358430784 h 3HYPERLINK l _Toc3584307853.三角波電路 PAGEREF _Toc358430785 h 3HYPERLINK l _Toc358430786三、總結 PAGEREF _Toc358430786 h 3HYPERLINK l _Toc358430787四、參考文獻 PAGEREF _Toc

4、358430787 h 3一、工作原理LM324系列集成芯片為四個完全一樣的運算放大器封裝在一起的集成電路，該集成電路外部具有十四個管腳，分別包含八個輸入端口、四個輸出端口以及兩個電壓端口。如圖1 所示，LM324常用的封裝方式有兩種：雙列直插塑料封裝DIP封裝方式以及雙列貼片式封裝SOP封裝方式。圖2為LM324的管腳連接圖。除電源共用外，四組運放相互獨立。由圖可知：第1、7、8、14號管腳為輸出管腳，分別對應四個運算放大器的輸出端。第2、6、9、13號管腳為負輸入端。第4、11兩管腳連接工作電壓。使用時，在4、11號管腳處分別接入正負工作電源一般為或將輸入端高點平輸入至正輸入端，低電平輸入

5、至負輸入端，此時在輸出端便可得到經過同相放大的電壓。假設將正負端反接，則可在輸出端得到經過反響放大的電壓。與標準運算放大器相比，LM324這種差動輸入方式的器件具有顯著的優點。它的優點在于電源電壓*圍寬、靜態功耗小、可采用單雙電源方式使用，價格低廉。因此，LM324的應用在各種電路中。運算放大器內部的電路圖如圖：圖中，直流偏置電路有等三極管組成，為各級放大電路的放大三極管三極管提供必要的靜態電流；輸入極組成改良型公集-共射差分放大電路，雙端輸入，單端輸出。其中vt8.vt9組成鏡像電流源作為差分放大電路的有源負載，vt1.vt4和vt2.vt3分別構成兩個對稱的公集-共射差分放大電路。差分放大

6、電路單端輸出送到中間放大極q10管的基極。中間放大級是公集-共射多級級聯放大電路，其中vt10.vt11三極管構成兩級射極輸出電路，是第二級輸入電阻很大，從而提高了輸入極的電壓增益。Vt15構成一共射電路，進一步提高了放大能力輸出級在單電源供電下，vt19.vt20.構成兩級公集放大電路。放大級vt15集電極端輸出的信號送入vt19.vt20，同時送入vt21的發射極，vt17為vt19.vt20放大，輸出經過電阻r2送入vt21的發射極，使vt21管截止。此時為了獲得盡可能大的不是真輸出電壓，應是靜態輸出電壓為工作電源電壓的一半，一半通過在lm324的輸入端加適量的偏執電壓來實現。二、典型應

7、用電路設計多波形信號發生器設計方案根據所學的知識，可以使用文氏橋的正反應作用利用LM324自激震蕩產生正弦波，再通過運算放大器可以構成滯回比擬器、積分器，可以分別產生方波、三角波。依靠這些電路的組合，就可以制作成簡易波形發生器電路。該電路具有效率高、體積小、重量輕，輸出穩定等特點。而且LM324集成運放芯片價格低廉，又很容易買到，可以降低電路的制作本錢。根據要實現的功能，設計的電路系統框圖如下列圖所示：電 源文氏橋自激振蕩電路遲滯比擬器積分器正弦波方波三角波系統采用12V雙電源供電，主體局部由LM324集成運放芯片構成的文氏橋振蕩電路、滯回比擬器、積分器電路組成。它由文氏橋自激振蕩產生正弦波，

8、正弦波經滯回比擬器產生方波信號，方波信號經過積分器后產生三角波信號。1.正弦波局部正反應網絡的反應電壓Uf是同相比例運算電路的輸入電壓，因而要把同相比例運算電路作為整體看成電路放大電路，它的比例系數是電壓放大倍數，根據起振條件和幅值平衡條件有 R22R1 且振蕩產生正弦波頻率正弦波電路參數設計：由于RC橋式振蕩的振蕩頻率是由RC網絡決定的，因此選擇RC的值時，應把的振蕩頻率作為主要依據。同時，為了使選頻網絡的特性不受集成放大器輸入和輸出電阻的影響，選擇R時還應考慮R應該遠遠大于集成遠放的輸出電阻，并且要遠遠小于集成遠放的輸入電阻。根據條件，由fo =1/2RC可以計算電容的值，實際應用時要選擇

9、穩定性好的電阻和電容。R1和Rf的值可以由起振條件來確定，通常取Rf=2.1R1，這樣可以保證起振又不會使輸出波形嚴重失真。仿真結果：2. 方波局部正弦波到方波的轉換采用的是遲滯比擬器防止擾動，從集成運放輸出端的限幅電路可以知道當Ui0時，Uo=-12V，當Ui0時，Uo=12V。由幅值是兩伏與及市產的情況，選所以選Uz=9的穩壓管，作為遲滯比擬器，R13越大，遲滯的閾值電壓越大，這里選擇100歐姆。仿真結果：3.三角波電路由積分器原理可知，其中R4C4越小，積分的斜率越大。運放的反相端接基準電壓，即U-=0，同相輸入端接輸入電壓Uia，R6稱為平衡電阻。比擬器的輸出Uo1的高電平等于正電源電壓+Vcc，低電平等于負電源電壓-Vee|+Vcc|=|-Vee|, 當比擬器的U+=U-=0時，比擬器翻轉，輸出Uo1從高電平跳到低電平-Vee,或者從低電平Vee跳到高電平Vcc。仿真結果：總電路總體仿真結果：由于LM324本身頻率響應不好，所以方波的上升沿和下降沿時間都比擬長。三、總結本系統LM324集成運放芯片，外加電阻、電容等元器件調整、濾波，構成簡易波形發生器。該電路根本到達了競賽題目中要求的各項任務和功能，并且具有一定的實用性。通過本次設計，加強了