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六月 1 2019

LM324典型应用电路图

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LM324LM324TexasInstruments低功率四通道运算放大器3V~40Vor±20V

目录

1.LM324作反相交流放大器
2.LM324作同相交流放大器
3.LM324作交流信号三分配放大器
4.LM324作有源带通滤波器
5.LM324应用作测温电路
6.LM324应用作比较器
7.LM324应用作单稳态触发器
8.阶梯波发生器
9.高灵敏度探听
10.抢答器电路

  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.LM324作反相交流放大器

  电路见附图1。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。

反相交流放大器

  图1 反相交流放大器

  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.LM324作同相交流放大器

  见附图2,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。

同相交流放大器图

  图2 同相交流放大器图

  3.LM324作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。

交流信号三分配放大器

  图3 交流信号三分配放大器

  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,形成三路分配输出。

  4.LM324作有源带通滤波器

  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4.jpg,在中心频率fo处的电压增益Ao=B3/2B1,品质因5.jpg

  ,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/(2пfoAoC),R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC),R3=2Q/(2пfoC)。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。

有源带通滤波器电路图

  图4 有源带通滤波器电路图

  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.LM324应用作测温电路

  见附图5,感温探头采用一只硅三极管3DG6,把它接成二极管形式,硅晶体管发射结电压的温度系数约为-2.5mV/℃,即温度每上升1度,发射结电压变会下降2.5mV。运放A1连接成同相直流放大形式,温度越高,晶体管BG1压降越小,运放A1同相输入端的电压就越低,输出端的电压也越低。

测温电路

  图5 测温电路

  这是一个线性放大过程。在A1输出端接上测量或处理电路,便可对温度进行指示或进行其它自动控制。

  6.LM324应用作比较器

  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。

比较器电路图

  图6 比较器电路图

  附图6中使用两个运放组成一个电压上下限比较器,电阻R1、R1ˊ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 < SPAN>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。

  7.LM324应用作单稳态触发器

  见附图7,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。

单稳态触发器电路图

电压图

  图7 单稳态触发器电路图

  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。

  8.阶梯波发生器

  电路图如下:

阶梯波发生器电路图

  图8 阶梯波发生器电路图

  图8是一种用电流型运放组成的阶梯波发生器实用电路。运放A1及外围元件构成矩形波发生电路,输出脉冲串。运放A2及其外围元件是积分-保持电路,其积分电容对输入的脉冲积分,并保持信输入脉冲的阶跃,在输出端得到的是各次阶跃的积累,即是阶梯波。运放A3是电压比较器。当阶梯波电压上升到电源电压的80%左右时,A3发生翻转。运放A4及其外围元件是单稳态电路,A3的翻转使其输出一个脉冲(约100UFS),用来作为复位脉冲,使A2复位,从而完成一个阶梯循环。

  9.高灵敏度探听器

  利用本装置,可以听到远处极微弱的声音,它的极强的指向性和极高的灵敏度,能将运动场上运动员和教练员的低声细语尽收耳底,使用起来十分有趣。

高灵敏度探听器电路图

  图9 高灵敏度探听器电路图

  工作原理:

  电路见图9,装在特制筒子里的话筒,将一定方向上的声音接收下来(其他方向的声音被抑制),送入放大器放大。放大器由两级组成,第一级由LM324四运放中的一运放构成,有110倍增益的放大量,第二级由另一运放构成,有500倍增益的放大量。这样高的放大能力,足以将极微弱的声音信号放大,由耳机输出。利用它就能听到很远处人耳无法直接听到的微弱声音。

  注意事项:

  (1)LM324内集成了四个运放,这里只用了A和D,接线方法可参照上图;

  (2)R1=R2,取值范围在10K---100K间;

  (3)供电+6V---9V,可将两个(或三个)电池夹串联起来使用;

  (4)本机灵敏度极高,试机时不要靠近MIC讲话。

  10.抢答器电路

  根据“线路简单,成本低廉,元件易得”的原则,利用运放LM324设计并制作成功的抢答器电路如图所示。

抢答器电路图

  图10 抢答器电路图

  电路原理:接通电源,调整RP使各运放的反相输入端有一定的电压,由于各运放的同相端分别通过R1~R4以及R5、BG的be结接地,因此各运放都输出低电平;当按下AN1时,R6和Rl分压(因C的电压不能突变,BG还没有导通),使运放IC-1的同相输入端产生一定电压,此电压高于反相输入端电压,运放IC-1输出高电平,经LED1反馈到同相输人端而自锁,同时电流经Rl、R5、BC的be结到地,一方面使LED1保持点亮;另一方面为BG提供基极电流。C的延时作用结束后,BG饱和导通,其他按钮即使再按下,相应运放的同相输入端因无较高电压而不会输出高电平,从而保证了先按按钮抢答成功的唯一性。按AN复位后,方可进行第二轮抢答。

  本电路调试前先用较大容量的电容C.调整RP使各运放反相输入端电压在4V左右,然后在各路能可靠触发的情况下再尽量减小C的容量。

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