LM324集成芯片内部电路分析与典型应用.docx
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LM324集成芯片内部电路分析与典型应用
《模拟电子技术》专题研讨报告
LM324集成芯片内部电路分析与典型应用
1.摘要……………………………………………………3
2.关键词……………………………………………………3
3.LM324集成芯片的内部工作原理……………………5
4.LM324集成芯片单元电路分析………………………5
5.LM324集成芯片典型应用电路设计及设计要求
5.1低通滤波器……………………………………5
5.2高通滤波器……………………………………5
5.3带通滤波器……………………………………5
6.参数运算及设计电路图…………………………………8
7.电路仿真验证……………………………………………9
8.心得体会以及收获………………………………………10
1.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的典型应用有滤波器的制作。
带通滤波器可由一高通滤波器与一低通滤波器级联而成。
为了使电压放大倍数达到设计要求,可以改变接入电路电阻阻值。
2.关键词
LM324集成芯片,滤波器,集成负反馈电路
3.LM324集成芯片的内部工作原理
LM324系列集成芯片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。
如图1所示LM324常用的封装方式有两种,双列直插所料封装DIP封装方式以及双列贴片式封装SOP封装方式。
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。
(图1)
(图2)
4.LM324集成芯片单元电路分析
LM 324是四运放集成电路。
它的内部包含四组形式完垒相同的运算放大器, 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 3来表示,它有五个引出端。
其中 “+”、 “一”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,为反相输入端,表示运放输出端的信号与该输入端信号的相位相反;为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端信号的相位相同。
运算放大器内部的电路图如图.
(图3)
5.LM324集成芯片典型应用电路设计及设计要求
5.1低通滤波器
低通滤波器的模型如下图所示
设计要求:
Au=1,fH=3000HZ
5.2高通滤波器
高通滤波器的模型如下图所示
R6
Uo
Ui
R12
C12
C22
R22
R5
设计要求:
Au=1,fL=300HZ
5.3带通滤波器
带通滤波器的模型如下图所示
设计要求:
Au=1,BW=fH-fL=3000HZ-300HZ=2700HZ
6.参数运算及设计电路图
6.1低通滤波器
参数运算:
因为
为了满足
,
应尽可能小。
这里取
为了简化计算,取
;
。
则:
530.5
设计好的电路图为
6.2高通滤波器
参数运算:
因为
为了满足
,
应尽可能小。
这里取
为了简化计算,取
;
。
则:
300Hz
5.3k
设计好的电路图为
6.3带通滤波器
参数计算:
带通滤波器的相关参数与低通滤波器与高通滤波器的参数相同,为低通滤波器与高通滤波器的串联。
设计好的电路图为
7.电路仿真验证
7.1低通滤波器仿真
仿真电路图
频率=1000HZ时
频率=3000HZ时
频率=1000HZ时的信号幅值为频率=3000HZ时的信号幅值的1.42倍。
可得出结论:
fH=3000HZ。
7.2高通滤波器仿真
仿真电路图
频率=1000HZ时
频率=300HZ时
频率=1000HZ时的信号幅值为频率=300HZ时的信号幅值的1.42倍。
可得出结论:
fL=300HZ。
7.3带通滤波器
仿真电路图
频率=1000HZ时
频率=300HZ时
频率=3000HZ时
频率=1000HZ时的信号幅值为频率=300HZ时的信号幅值的1.42倍。
可得出结论:
fL=300HZ。
频率=1000HZ时的信号幅值为频率=3000HZ时的信号幅值的1.42倍。
可得出结论:
fH=3000HZ。
8.心得体会与收获
通过本次对LM324芯片内部的电路工作的原理,还有对LM324芯片里面单个放大电路的研究,我真正的了解了LM324这个芯片的内部结构以及它的使用方法。
LM324内部的4个独立的放大电路,我们可以选用其中的一个放大电路做一个单级的负反馈,同时也可以运用LM324芯片之中的多个放大电路,通过不同的管脚接出不同的导线,从而形成复杂的电路。
例如RC有源的带通滤波器,或者是电压比较器等。
但是,使用LM324芯片也有要注意的地方,例如LM324芯片在下端一定要连接+12V,在上端则要连电压-12V。
如果一旦连接错误,极有可能烧了LM324芯片。
所以在使用时一定要小心。
而且LM324芯片的管脚所对应的不同的输入输出端也要对应正确,否则一样可能烧了LM324芯片。