TL494 开关稳压电源_tl494开关电源原理图

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设 计 报 告

题目名称：函数信号发生器及全波精密整流电路的设计

闽南师范大学物理与电子信息工程学院

参赛队员：

摘要：利用集成电路LM324设计各种波形发生电路，开始由电压比较器可以产生方波，方波继续经过基本积分电路可产生三角波，三角波经过低通滤波可以产生正弦波，最后，正弦波经过由集成电路LM358设计的全波精密整流电路可以产生直流脉动信号。

关键词：集成运放；滞回比较器；积分电路 ；低通滤波；全波精密整流

目录

LM324芯片简介.................................................................................3 LM358芯片简介.................................................................................4 1.系统设计........................................................................................5 2.单元电路设计................................................................................5 2.1方波的设计............................................................................................................................5 2.2三角波的设计........................................................................................................................6 2.3正弦波的设计.........................................................................................................................8 2.4全波精密整流的设计............................................................................................................9 3．参数选择....................................................................................10 4系统波形测试及分析....................................................................11 5.工作总结......................................................................................14 6.参考文献......................................................................................14

LM324芯片简介

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装（DIP14），外形如图1所示：

图1 LM324外型图片

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2所示的符号来表示：

图2 LM324内部的运放单元在电路中的符号

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相位相反；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3：

图3 LM324引脚排列图

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

LM358芯片简介

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工 作条件下，电源电流与 电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、DC增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358特性(Features)： ＊内部频率补偿。

＊直流电压增益高(约100dB)。＊单位增益频带宽(约1MHz)。

＊电源电压范围宽：单电源(3—30V)；双电源(±1.5一±15V)。＊低功耗电流，适合于电池供电。＊低输入偏流。

＊低输入失调电压和失调电流。＊共模输入电压范围宽，包括接地。＊差模输入电压范围宽，等于电源电压范围。＊输出电压摆幅大（0至Vcc-1.5V)。LM358主要参数: 输入偏置电流45 Na;输入失调电流50 nA;输入失调电压2.9mV输入共模电压最大值VCC~1.5 V;共模抑制比80dB电源抑制比100dB

图4 DIP塑封引脚图引脚功能

1.系统设计

主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过电压比较器可以形成方波,方波经过积分之后可以形成三角波,三角波再经过低通滤波可以形成正弦波,正弦波最后经过全波精密整流电路后可以形成直流脉动波形，此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,其操作成功率较低。电路的工作原理及组成如图5：

图5系统框图

2.单元电路设计

2.1方波的设计

2.1.1原理图

-12VC111103U1R32KLM324AR210KD13.9VR510KUO1R410KU1675LM324BUO22134+12VR110KD23.9V 图6 方波发生电路原

图7滞回比较器的电压传输特性

图8方波发生电路的波形

2.1.2工作原理

方波发生电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要成分;因为产生振荡,就是要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈,因为输出状态应按一定时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间.图6所示的方波放生电路,它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成.RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充放电实现输出状态的自动转换。

2.2三角波的设计

2.2.1原理图

C1-12V11103U1R32KLM324AR210KD13.9VR510KUO1R410KU1675LM324BUO22134+12VR110KD23.9V 图9三角波发生电路原

图10 三角波发生电路的波形图

2.2.2工作原理

积分电路是一种运用较为广泛的模拟信号运算电路，它是组成各种模拟电子电路的重要基本单元，它不仅可以实现对微分方程的模拟，同时在控制和测量方波-三角波发生电路波形图系统中，积分电路也有着广泛运用，利用其充放电过程可以实现延时，定时以及各种波形的产生.积分电路还可用于延时和定时。

在图9所示三角波发生电路图中，将方波电压作为积分运算电路的输入，在积分运算电路的输出就得到三角波电压。

.1Icdtdtu01CRCu0(式2.10)7

(tt)uu(t)uRC

(式2.11)O110O101o4式中u(t)为初始状态时的输出电压。设初始状态时u010Z1001正好从

-uZ跃变为+UZ，则式2.10应写成(tt)-uu(t)uRC

(式2.12)O201o4积分电路反向积分, u02随时间的增长线性下降，根据图2.5所示电压传输特性，一旦uu02T，再稍减小，UO1将从

uZ跃变为

-uZ。使得式2.11变为UO1UZ(t2t1)R4CU0(to)

(式2.13)u(t)为U021O1产生跃变时的输出电压。积分电路正向积分，u

02随时间的增长线性增大，根据图10的电压传输特性，一旦

u02uT，再稍增大,UO1将从

-uZ跃变为

uZ，回到初态，积分电路又开始反向积分。

2.3正弦波的设计

2.3.1原理图

C2103U1108C31039LM324CR9UO3R6UO23.9KR73.9KR810K10K 图11 正弦波发生电路原

2.3.2工作原理

图11中采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波,电路是二阶有源低通滤波器，用于对 8

第二级电路送来的信号U02进行滤波,U02经过二阶有源低通滤波电路的滤波之后，变换成正弦波信号后由U03输出。U03输出信号的周期与U02输出信号的周期相同。增加RC环节，可以使滤波器的过渡带变窄，衰减斜率的值加大。

2.4全波精密整流的设计

2.4.1原理图

图12全波精密整流电路

2.4.2工作原理：

全波整流电路如图12所示，当U03为正半周时，由U1B运放反相输入，因R10、R13形成负反馈回路,故u04端的电压为此时

U03的反相电压，运放U1A及电阻R14、R15、R16、R17构成反相比例求和电路，以运放输出反相放大1倍，输出同此时

U03为运放U1B的反相输入端，U03独立作用于运放U1B，uD2独立作用于运放U1A，运放输出反相放大2倍，由叠加原理，U03一致的正半周；当

U03为负半周时，D4截止，uD2=0，同理，由叠加原理 9

可得运放U1A输出为此负半周的反相电压，即为正半周，综上所述，输出

U04为全波。

图13方波、三角波、正弦波、全波精密整流发生电路总原理图

3．参数选择

f（1）方波、三角波发生电路：方波、三角波发生电路的振荡频率为

R24R1R4C1，现取其值为f=250Hz, 则取R1=R2=R4=10K，C1=0.1uF；R1和R2分别为限流电阻和U1的平衡电阻，均取千欧级

（2）正弦波发生电路：低通滤波器的通带截止频率应大于三角波的基波频率(250Hz)且小于三角波的三次谐波频率(750Hz)。现取低通滤波器的截止频率为408Hz，则可取R6=R7=3.9K,C2=C3=0.1uF； 由通带放大倍数公式AUP1和10K。

（3）全波精密整流电路：

RR98，现取其值为2，则可取电阻R9、R8的阻值分别为10K

U03经U1B反相输入，其电压放大倍数为Auu0403R16,uD2R15A'经U2A反相输入，其电压放大倍数为

uu04R16D2R14,为使该电路输出全波，由上工作 10

'原理分析，则要满足A2A,由此可取R15=R16=10K，R14=5K；

R11和R17为平衡电阻，可尽量减少电流引起的误差；R10、R12、R13均为限流电阻，取值为千欧级。

4系统波形测试及分析

（1）方波的波形分析：

图14方波波形

由图14方波的峰峰值电压为9.2V，与理论值

2uz(3.90.2)29.2V相等；频率为231.5HZ ,与理论值f4R1R4CR，并且波形基本不失真。250HZ相接近，2（2）三角波的波形分析：

图15三角波波形

由图15知三角波的峰峰值电压为10.1V，与理论值

R122utuZ2uz9.2VR2相差较大，这是由于电容充放电时电容两端电压的叠加所造成的；频率为232.5HZ，与理论值f4R1R4CR250HZ相接近，并且波形基本不失真。

2（3）正弦波的波形分析：

图16正弦波波形

由图16知正弦波的峰峰值电压为18.4V，又在理论值中，.RA1Rup982,Au.Aupf)1(f0f2j（3-.，Au1.62）f.Aupf0故峰峰值电压的理论值为16.39V,实际值与理论值有所差主要是器件本身的误差引起的；频率为233.6H4R1R4CZ,与理论值

R250HZ2相接近，并且波形基本不失真。

（4）经全波精密整流后的波形分析：

图17经全波精密整流后的波形

由图17知经全波精密整流后波形的最大值电压为9.4V，与在理论值中最大值电压9.2V相接近；频率为463.0HZ，与理论值500

HZ相接近；而相邻波形的最大值电压有所相差，这是由于在方波、三角波发生电路中的两个稳压管的不对称所产生的，细看图14方波波形可知方波正的最大值和负的最大值大小有所差，这导致了最后一级全波精密整流电路中产生的波形并不是完全理想的波形

5.工作总结

在这次课程设计中，我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路，动手能力得到一定的提高。从做板实践中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的模电知识，因此，在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力。但由于电路比较简单、定型，而不是真实的生产、科研任务，所以我们基本上能有章可循，完成起来并不困难。把过去熟悉的定型分析、定量计算逐步，元器件选择等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法，这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。此外，在实验过程中收益最大的就是懂得如何去调试电路，如何通过看PCB图来查找电路的缺陷。

.参考文献

童诗白.华成英《模.拟电子技术基础》[M]（第四版）;北京.高等教学出版社2006.1.P440～P442 P514～P522.7.附录

图18 实物图（1）

图19实物图（2）