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LM324集成四运算放大器的应用


LM324 集成四运算放大器的应用
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、 决定: Rf 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 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 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, 形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、fo、Ao 值,去求出带通滤波器的各元件参数值。R1=Q/(2п foAoC),R2=Q/ ((2Q2-Ao)*2п foC),R3=2Q/(2п foC)。上式中,当 fo=1KHz 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。 4.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 ˊ组成分压电路,为运放 A1 设定比较电平 U1;电阻 R2、R2ˊ 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 <U2 时,运放 A2 输出高电平。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。 5.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、 的数值, C1 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,U2 不断升高,当 U2>U1 时,A1 输出才变为高电平。参考图 6。


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