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通用四運放的原理與應用

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  LM324是四運放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器, 除電源共用外,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用如圖1所示的符號來表示,它有5個引出腳,其中“+”、“-”為兩個信號輸入端,“V+”、“V-”為正、負電源端,“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中,Vi-(-)為反相輸入端,表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反;Vi+(+)為同相輸入端,表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。
  由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬,靜態(tài)功耗小,可單電源使用,價格低廉等優(yōu)點,因此被廣泛應用在各種電路中。 下面介紹其應用實例。

LM324作反相交流放大器
  此放大器可代替晶體管進行交流放大,可用于擴音機前置放大等。電路無需調(diào)試。放大器采用單電源供電, 由R1、R2組成1/2V+偏置,C1是消振電容。
  放大器電壓放大倍數(shù)Av僅由外接電阻Ri、Rf決定:Av=-Rf/Ri。負號表示輸出信號與輸入信號相位相反。按圖中所給數(shù)值, Av=-10。此電路輸入電阻為Ri。一般情況下先取Ri與信號源內(nèi)阻相等,然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定Rf。Co和Ci為耦合電容。

LM324作同相交流放大器
  同相交流放大器的特點是輸入阻抗高。其中的R1、R2組成1/2V+分壓電路,通過R3對運放進行偏置。電路的電壓放大倍數(shù)Av也僅由外接電阻決定:Av=1+Rf/R4,電路輸入電阻為R3。R4的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。
  感溫探頭采用一只硅三極管3DG6,把它接成二極管形式。硅晶體管發(fā)射結(jié)電壓的溫度系數(shù)約為-2.5mV/℃,即溫度每上升1度,發(fā)射結(jié)電壓變會下降2.5mV。運放A1連接成同相直流放大形式,溫度越高,晶體管BG1壓降越小,運放A1同相輸入端的電壓就越低,輸出端的電壓也越低。這是一個線性放大過程。在A1輸出端接上測量或處理電路,便可對溫度進行指示或進行其它自動控制。

LM324應用作比較器
  當去掉運放的反饋電阻時,或者說反饋電阻趨于無窮大時(即開環(huán)狀態(tài)),理論上認為運放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無窮大(實際上是很大,如LM324運放開環(huán)放大倍數(shù)為100dB,既10萬倍)。此時運放便形成一個電壓比較器,其輸出如不是高電平(V+),就是低電平(V-或接地)。當正輸入端電壓高于負輸入端電壓時,運放輸出低電平。
  兩個運放組成一個電壓上下限比較器,電阻R1、R1ˊ組成分壓電路,為運放A1設定比較電平U1;電阻R2、R2ˊ組成分壓電路,為運放A2設定比較電平U2。輸入電壓U1同時加到A1的正輸入端和A2的負輸入端之間,當Ui >U1時,運放A1輸出高電平;當Ui<U2,則當輸入電壓Ui越出[U2,U1]區(qū)間范圍時,LED點亮,這便是一個電壓雙限指示器。 

  若選擇U2 > U1,則當輸入電壓在[U2,U1]區(qū)間范圍時,LED點亮,這是一個“窗口”電壓指示器。 
  此電路與各類傳感器配合使用,稍加變通,便可用于各種物理量的雙限檢測、短路、斷路報警等。

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