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1、2022 年全国大学生电子设计竞赛实验报告 2022 年全国大学生电子设计竞赛实验报告 一、实验目的 1、熟练掌握各种常用实验仪器的使用方法。 2、熟悉LM324运放的典型参数及应用。 3、掌握PDF 资料的查询与阅读方法。 4、掌握电子设计与调试的基本流程及方法。 二、实验内容 设计要求： 使用一片通用四运放芯片LM324组成电路框图见图1，实现下述功能： 1. 使用低频信号源产生100.1sin 2()i U f t V =，f 0 =500Hz 的正弦波信号，加至 加法器输入端。 2. 自制三角波产生器产生T=0.5ms （5%），V p-p =4V 的类似三角波信号1o u ，并加至加
2、法器的另一输入端。 3. 自制加法器，使其输出电压U i2 = 10U i1+U o1。 4. 自制选频滤波器，滤除1o u 频率分量，得到峰峰值等于9V 的正弦信号2o u ，2o u 用示波器观察无明显失真。 5.将1o u 和2o u 送入自制比较器，其输出在1K 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。 方案论证与数值计算： 由于电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给，而 LM324N具有宽的单电源或双电源工作电压范围，单电源：3-30V,双电源：1.5V-15V,经过试验我们选择双电源供电，所以进行电源的搭建 三角波发生部分： 方案一： 三角波发生器电路按照
3、由方波经过积分电路得到，需要两个放大器，不满足实验要求。 方案二： 利用RC充放电模拟三角波，通过两个电位器分别来调节周期和峰峰值至实验要求的值。达到合理利用现有资源高效达到要求的目的。因此我们采用方案二。题目要求三角波发生器产生的周期为T=0.5ms，Vpp=4V的类似三角波。我们由公式T=2*R14*C1*ln（1+2*R3/R15）另外运放1端输出电压设为U,则Uo1=（R15/(R15+R1）*U。选取电容为较常见的47nf , 计算得R1=2R14；R14=0-5K，所以取R1为0-10k；得到R15=0-10K; 加法器部分 . 加法电路要实现由于是同向加法器，Ui2=(R8/R4
4、)*Uo1+(R8/R5)Ui1 其中要满足R7/R8=R4/R5/R6。如设R8=20K, R7=1K则R4=20K, R5=2K, R6=2K. 2阶低通滤波电路: 二阶压控电压源低通滤波器如图2所示，它由两节RC滤波器和同相放大电路组成。其中同相放大电路实际上就是所谓的压控电压 源，它的电压增益就是低通滤波的通带电压增益，即 。 可以推导出二阶压控电压源低通滤波器的传递函数为 上式为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中n为特征角频率，而Q 则称为等效品质因数。上式表明，A O=A V F0.707时，将出现 峰值，当Q =0.707和 =1情况下， ；当=10时， 。这表明二阶比一阶低通滤波电路的滤波效果好得多，所以采用此方案。设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率fo=500 Hz ，试确定电路中有关元件的参数值,根据实验过程中发现仅仅2阶波形会被高频信号干扰，所以在输出再加一个低通滤波。 图3 比较器部分 比较器部分信号Uo1与Uo2进行比较，当两个信号值相同时输出电压发生跳变，输出的电压通过运放的自身实现限幅，为了在1k负载上得到Vp-p=2V的电压电路图中利用R13进行分压，Uo3=（RL/（R13+RL）*U. 完整电路仿真图 仿真结果图 实物图 测试结果记录：