LM324运算放大器

概述：LM324是一种4集成运算放大器，由于价廉且使用方便，被广泛应用于控制和一般信号放大处理之中。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，LM324内有4个高性 能运算放大器，并有相位补偿电路，耗电低，可用正电源或正负双电源工作，电源电压范围宽，正电源为3，0～30．0V，正负电源为±1．5～15，0V，输入电压范围大，并可以低到地电位， 而输出电压范围为0～Vcc。LM324中的同系列LM324N  LM124, LM124A, LM224, LM224A LM324, LM324A, LM324Y直接代换。

一、LM324引脚功能与电压（参数在TCL 9529型机上测定）

二、LM324内部方框图

       每一组运算放大器可用上图所示符号来表示，它有5个引出端，其中“+” “一”分别为2 个信号输入端的同相输入端和反相输入端， “V+” ， “V一” ，为正，负电源端， “vo”为输 出端。LM324的引脚排列见图3。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小， 价格低廉等优点，因此被广泛应用于家用电器，工业仪器，电子玩具，报警装置， 自动控制等电路中。可以利用它构成正，负反馈放大电路，音调控制电路，信号分配放大电路，信号运 电路，测量放大电路，有源滤波电路，电压比较电路，触发器等，下面就笔者设计的几个实用电路具体分析其工作原理。

三、LM324典型应用电路

1、交流信号三分配放大器

       此电路可将输入的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，因运放A1～A4均把输出端直接接至反相输入端，信号输入至同相输入端，相当于同相放大 状态时反馈电阻为0的情况，即电压串联负反馈，反馈系数F=Uf／Uo=1，故各放大器电压放大倍数均为1，运放组成电压跟随器，输入电阻极高，故而对信号源影响极小；电压负反馈使它的 输出电阻极小，提高了带负载能力。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，形成三路交流信号 分配输出。

2、测温电路

      这是一种相当简洁的测温电路，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一2．5mV／C，即温度每上升一度，发射结电压便会下降 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 入端的电压越低，输出端的电压也越低。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，例如，将它运用到养鸡场孵化设备，取代原 来的水银温度计传感器，控制更为灵敏，精确。

3、有源带通滤波器

       可用于测量不同频段信号的强度值，制作频谱分析仪等，例如在音响装置中，使用此电路 做为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示器上利用发光二极管点亮的多少来指示 信号幅度的大小。其原理分析如下：信号从同相端输入，电阻R1，R2，R3和电容c1，c2，c3构 成对称的Rc双T网络，将其作为运放的反馈网络，运放的输出端即为双T网络的输入端，当 交流信号频率很高时，电容c1，c2支路相当于短路，或者说c1，c2和R3组成高通电路，此时 R5上的反馈电压Uf=uo，反馈系数为1，亦即高频信号的电压增益很小；同理，当交流信号频 率很低时，电容c1，c2支路相当于断路，信号通过R1，R2和c3构成的Rc低通电路传送，在实际电路中可以省略R5，即R5为无穷大，则反馈系数也为1，但是，当信号为中间某一频率f0 时，从低通支路过去的信号(使uf滞后于Ui)与从高通支路过去信号(使uf超前于ui)正好 大小相等而相位相反，总的输出电压Uf=0，此时反馈系数约为0。可以证明，当网络满足平衡条 件：R1=R2：R；C1=C2=c；C3=2C；R3：R／2时，在反馈系数为0处的频率为fo=1／2兀 RC，负反馈最弱，闭环放大倍数最大；若输入信号的频率偏离f0，则负反馈增强，放大倍数减 小，因此整个运放电路就具有选频放大作用。当集成运放与双T网络组成选频放大器后，它的 选频作用将大大增强。选频特性将愈尖锐。

4、比较器

       当运放去掉反馈电阻时，或者说当运放处于开环状态，理论上认为运放的开环放大倍数为 无穷大(实际上是很大，如LM324运放开环放大倍数为100dB，即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一或地)。当同相输入端电压高 于反相输入端电压时，运放输出高电平，当同相输入端电压低于反相输入端电压时，运放输出 低电平。图7中使用两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻R1、R1’组成分压电路，为运 放A1设定比较电平U1；电阻R2，R2 为运放A2设立比较电平u2。输入电压ui同时加到Al的 同相输入端和A2的反相输人端之间，当Ui>U1时，运放A1输出高电平；当UiU2，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ui在[u1，u2]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

     下图电路可用在一些自动控制系统中，例如延时保护，过压保护等。电阻R1，R2组成分压电 路，为运放A1反相输入端提供偏置电压u1，做为比较电压基准。静态时，电容C1充电完毕， 运放A1同相输入端电压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骤然降至地电平，此时因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，电源经R3给电容cl充电，当c1上 充电电压大于u1时，即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R3、C1的数值，都会使单稳延时时间增长，反之则缩短。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。