一、題目說(shuō)明

使用一片通用四運(yùn)放芯片LM324組成電路，實(shí)現(xiàn)以下功能：

使用低頻信號(hào)源產(chǎn)生ui1=0.1sin2πft(V)，f=500Hz的正弦波信號(hào)，加至加法器的輸入端，加法器的另一輸入端加入有自制振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)uo1。要求加法器的輸出電壓ui2=10 ui1+ uo1。ui2經(jīng)選頻濾波器濾除uo1頻率分量，選出f信號(hào)為uo2，uo2為峰峰值等于9V的正弦信號(hào)，用示波器觀察無(wú)明顯失真。uo2信號(hào)再經(jīng)比較器后在1KΩ負(fù)載上得到峰峰值2V的輸出電壓uo3。

電源只能選用+12V和+5V兩種單電源，由穩(wěn)壓電源供給。不得使用額外電源和其他型號(hào)運(yùn)算放大器。

要求預(yù)留ui1、ui2、uo1、uo2、uo3的測(cè)試端子。

其中uo1的波形圖如下所示：

二、理論分析及電路分析

由于后面的加法器，濾波器以及比較器必定會(huì)用到三個(gè)運(yùn)算放大器，因此三角波自制器只能使用一個(gè)運(yùn)放，故淘汰課本中的以積分電路的方法得到三角波的電路(因?yàn)槭褂昧藘蓚€(gè)運(yùn)放)，經(jīng)查閱資料，可知可采用一片運(yùn)放連接成滯回比較器，三角波可由滯回比較器的反相端輸出。則電路可有四個(gè)主體部分構(gòu)成，分別為：三角波產(chǎn)生電路、加法器電路、濾波器電路、比較器電路。

2.1三角波產(chǎn)生電路

理論分析：由上述可知需采用滯回比較器，經(jīng)查閱資料，一般滯回比較器產(chǎn)生三角波的電路可得，如下圖1-1所示：

則需要根據(jù)題目要求確定各個(gè)器件的參數(shù)，且題目中振幅為2v，T為0.5ms。則需要對(duì)該電路圖進(jìn)行分析，利用電容兩端電壓uc(等于u-)和u+相比較，來(lái)決定輸出uo是高電平或者是低電平。如果uo為高電平時(shí)，對(duì)電容c充。同理，使uc增大至uc>u+時(shí)，uo反轉(zhuǎn)為低電平，則電容c放電，使uc減小。而uc的變化又使得輸出不斷翻轉(zhuǎn)。根據(jù)瞬態(tài)電路的三要素公式：uc(t)=uc(無(wú)窮)+[uc(0+)-uc(無(wú)窮)]e^{-t/rc}

不行了…第一次用這個(gè)，不會(huì)打公式，直接上圖片了。以后有機(jī)會(huì)一定好好優(yōu)化。

根據(jù)上面的公式大家解出電路中的參數(shù)就完事了。

2.2加法器電路

理論分析：由于需要完成uI2=10ui1+uo1，則需要利用全加器的擴(kuò)展電路，

電路圖如下圖所示：

參數(shù)可以自己設(shè)置，只要滿足限制關(guān)系式子就行啦

2.3濾波器電路

理論分析：由于正弦波信號(hào)ui1的頻率為500HZ，三角波信號(hào)uo1的頻率為

2khz，濾波器需要濾除uo1分量，所以可以采用低通濾波器，但是經(jīng)過(guò)仿

真發(fā)現(xiàn)一階濾波器效果不好，故采用二階有源低通濾波器電路。

直接上圖：

根據(jù)方程解出滿足要求的結(jié)果即可，最終得到電路圖如下：

2.4比較器電路

采用單線比較器，當(dāng)電壓比較器對(duì)兩個(gè)模擬電壓比較大小，判斷出其中哪一

個(gè)電壓電壓值較高，比較器輸入有一個(gè)同向輸入端和一個(gè)反向輸入端，一般

設(shè)置其中一個(gè)端的輸入電壓為參考電壓，假設(shè)同向端輸入電壓VA為參考端

，設(shè)反向輸入端輸入電壓為VB，則當(dāng)VB>VA時(shí)，輸出低電平，反之輸出高

電平。設(shè)計(jì)電路圖如下所示：

至此，理論分析基本結(jié)束嘍，可以進(jìn)行仿真了，仿真軟件好多都可以，不過(guò)比較推薦的是 Multisim ，因?yàn)楦杏X(jué)上手起來(lái)比較簡(jiǎn)單。(進(jìn)來(lái)結(jié)一下廣告費(fèi)hhh)

三仿真電路及仿真結(jié)果

3.1三角波仿真結(jié)果如下圖所示：

可見(jiàn)效果還是不錯(cuò)的，hhh其實(shí)我感覺(jué)產(chǎn)生三角波這個(gè)是一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)橹荒苡靡黄\(yùn)放(哭)。，大家有啥好的想法也可以留言給俺，共同進(jìn)步。

3.2加法器仿真結(jié)果如下圖所示：

3.3濾波器電路仿真結(jié)果：

3.4比較器電路仿真結(jié)果：

總的電路圖大家按照上面的分析的各個(gè)部分的連起來(lái)就完事了。

四、仿真分析

三角波產(chǎn)生電路的波形與理論值基本相符，但是尖端仍然有誤差，可以在該

電路上進(jìn)一步改進(jìn)，但是誤差在題目要求誤差范圍內(nèi)。

加法器電路基于全加器的擴(kuò)展電路構(gòu)成，與理論值符合的較好

濾波器將2.0khz的波基本過(guò)濾，電壓增益為5，經(jīng)過(guò)放大可以使得峰峰值大

于9v，滿足題目要求。

比較器輸出的最后最終波形有毛刺，但在誤差范圍內(nèi)，可能是由于單限比較

器性能較差，故產(chǎn)生反轉(zhuǎn)次數(shù)較多，不穩(wěn)定。建議使用遲滯放大器。