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LM324四种运放的基本应用


LM324 是四运放集成电路,它采用 14 脚双列直插塑料封装,外形如图所示。它的内部 包含四组形式完全相同的运算放大器,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 1 所示的符号来表示,它有 5 个引出脚,其中“+”、“-”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,Vi-(-)为反相输入端,表示 运放输出端 Vo 的信号与该输入端的位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相同。LM324 的引脚排列见图 2。

图 1

图 2

由于 LM324 四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低 廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。 下面介绍其应用实例。 1、 反相交流放大器

电路见附图。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、同相交流放大器

电路见附图。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、交流信号三分配放大器

电路见附图。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。

4、有源带通滤波器

许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的 信号, 在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。 这种有源带通滤波器 的中心频率 ,在中心频率 fo 处的电压增益 Ao=B3/2B1,品质因数 ,3dB 带宽 B=1/ (п*R3*C) 也可根据设计确定的 Q、 Ao 值, fo、 去求出带通滤波器的各元件参数值。 R1=Q/ (2пfoAoC) R2=Q/ (2Q2-Ao) , ( *2пfoC) R3=2Q/ , (2пfoC) 上式中, fo=1KHz 。 当 时,C 取 0.01Uf。此电路亦可用于一般的选频放大。

此电路亦可使用单电源,只需将运放正输入端偏置在 1/2V+并将电阻 R2 下端接到运 放正输入端既可。 5、 比较器

当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运 放的开环放大倍数也为无穷大(实际上是很大,如 LM324 运放开环放大倍数为 100dB,既 10 万倍)。此时运放便形成一个电压比较器,其输出如不是高电平(V+),就是低电平(V或接地)。当正输入端电压高于负输入端电压时,运放输出低电平。

附图中使用两个运放组成一个电压上下限比较器,电阻 R1、R1?组成分压电路,为运 放 A1 设定比较电平 U1;电阻 R2、R2?组成分压电路,为运放 A2 设定比较电平 U2。输 入电压 U1 同时加到 A1 的正输入端和 A2 的负输入端之间,当 Ui >U1 时,运放 A1 输出 高电平;当 Ui 。运放 A1、A2 只要有一个输出高电平,晶体管 BG1 就会导通,发光二极 管 LED 就会点亮。

若选择 U1>U2,则当输入电压 Ui 越出[U2,U1]区间范围时,LED 点亮,这便是一 个电压双限指示器。 若选择 U2 > U1,则当输入电压在[U2,U1]区间范围时,LED 点亮,这是一个“窗 口”电压指示器。

此电路与各类传感器配合使用,稍加变通,便可用于各种物理量的双限检测、短路、 断路报警等。

6、单稳态触发器

见附图 5。此电路可用在一些自动控制系统中。电阻 R1、R2 组成分压电路,为运 放 A1 负输入端提供偏置电压 U1,作为比较电压基准。静态时,电容 C1 充电完毕,运放 A1 正输入端电压 U2 等于电源电压 V+,故 A1 输出高电平。当输入电压 Ui 变为低电平时, 二极管 D1 导通,电容 C1 通过 D1 迅速放电,使 U2 突然降至地电平,此时因为 U1>U2, 故运放 A1 输出低电平。当输入电压变高时,二极管 D1 截止,电源电压 R3 给电容 C1 充 电,当 C1 上充电电压大于 U1 时,既 U2>U1,A1 输出又变为高电平,从而结束了一次单 稳触发。显然,提高 U1 或增大 R2、C1 的数值,都会使单稳延时时间增长,反之则缩短。

图 5

图 6

如果将二极管 D1 去掉,则此电路具有加电延时功能。刚加电时,U1>U2,运放 A1 输出低电平, 随着电容 C1 不断充电, 不断升高, U2>U1 时, 输出才变为高电平。 U2 当 A1 参考图 6.


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