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LM324集成芯片内部电路分析与典型应用作者：单位：学号：摘要：LM324是四运放集成电路，它内部包括四组形式完全相同的运算放大器。通过对LM324集成运放器其中一个运算放大器进行分析，可以了解LM324的工作原理，并详细说明了电路中各个模块的作用。通过设计加法器和积分器，并通过Multisim软件模拟，对电路进行仿真验证关键词：LM324；运算放大器1、LM324内部电路工作原理1.1LM324内部结构LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。它内部包括四组形式完全相同的运算放大器，如图所示，除电源公用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1.1（b）所以的符号来表示，它有5个引出脚，其中“Ui+”“Ui-”为2个信号输入端，“U+”“U-”为正负电源端，“U。”为输出端。2个信号输入端中，Ui-为反相输入端，表示运放输出端U。的信号与该输入端的相位相反；Ui+为同相输入端，表示运放输出端U。的信号与该输入端的相位相同。犹豫电源引脚是众所周知的，因此，为了简化，通常可以把电源端省略不画，把五脚符号画成只有两个输入端，一个输出端的三端符号。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可采用单、双电源方式使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用与各种电路中。1.2运算放大器的内部电路图及结构分析通过集成运算放大器的组成和LM324电路图。我们可以知道LM324电路可以分成3个部分：输入端：我们知道输入级的主要目的是抑制共模信号，其性能是提高集成运算放大电路性能的关键。在此LM324电路中，输入级是由Q1、Q2、组成的改进型差分共集—共射差分放大电路。其中Q3、Q4组成镜像电流源，做为差分放大电路的有源负载，不但能够提供恒定的电流，而且有很大的内阻，能够更好的抑制共模信号Q8、Q9构成对称的共集—共射差分放大电路。差分电路的单端输出送到Q5管得基级。在运算放大器中，差分放大电路常作为运算放大器的输入级。它既可以放大直流信号，也可以放大交流信号。对差模信号有很强的放大能力，同时对差模信号又有很强的抑制能力。由于电源扰动，温度变化的影响对差分放大电路中两管同时产生同样的漂移，这种大小相等极性相反的漂移电压就是共模电压。差分放大电路能够很好的抑制这种漂移，改良信号的输入。中间放大级：中间放大电路的主要目的是对输入信号进行放大，提供足够的电压增益。此LM324是通过Q5、Q6、Q9组成的共集—共射多级级联放大电路。其中Q5、Q6为共集放大电路，由于输入电阻大，输出电阻小，能够很好的实现各级间的匹配，并且由于输入电阻大，能够实现前级很大的电压增益。Q9是共射放大电路，常作为放大电路的中间级，进一步提高电路放大能力。其中中间级的Q7、Q8、Q26与Q2、Q3、Q4的作用一样，是镜像电流源，为放大电路提供稳定的直流工作点。输出端：中间放大电路的输出信号通过Q9之后传到Q14、Q13构成的共集放大电路和Q11共同组成了互补功率放大器，通过功率放大器的作用以及工作原理我们可以知道通过中间级输出的大信号能够使功率放大器正常工作。最终输出尽可能大的功率信号，实现电压和电流的同时放大。2、LM324的应用2.1加法器根据信号输入端的不同，有同相加法器和反相加法器两种形式。同相加法器的多个输入信号均作用于集成运放的同相输入端，电路如图所示。同样，反相加法器的多个输入信号均作用于集成运放的反相输入端，如图所示。运放的输入端有一端接地，另一端由于理想运放的“虚地”特性，使得加在此输入端的多路输入电压可以彼此独立地通过自身输入回路电阻转换为电流，精确地进行代数相加运算，实现加法的功能。加法器分为正相加法器和反相加法器。反法相加法器：图1：反相加法器的电路图其结果为：图2：示波器结构2.2积分器积分器是指输出信号与输入信号对时间成积分关系。同相输入和反相输入均可构成积分运算电路，将反相输入比例放大电路中的反馈电阻换成电容，即可构成一个反相积分器，电路如图。输出电压的大小与输入电压对时间的积分值成正比关系，这个比值由电阻R和电容C决定，时间常数RC的数值越大，达到给定的输出值所需的时间就越长。输出与输入电压的反相关系。而在实际应用中，由于失调电压的影响，输出中将出现直流漂移，所以通常在积分电路中的电容C的两端并联了一较大电容进行反馈。同时在同相输入端要接入严格对称的平衡电阻。时间常数RC=2ms，输入波为占空比俄日50%的方波，电路图为：其结果为：若改变积分器的时间常数RC，一般先改变电阻R1，由于本电路中要严格控制平衡电阻，所以每次改变R的组织后都需要重新改变平衡电阻，再观测，RC=1msRC=0.5ms通过仿真实验可以知道，随着时间常数RC的减小，输出信号的幅值逐渐变大，如果减少时间常数到一定程度，则会使输出信号失真。3、总结通过对于LM324的特性研究，我们发现一般集成运算放大电路都是通过基础放大电路组成的，输入级一般为差分放大电路，中间级为多级放大电路，输出端为功率放大电路。对于不同芯片，我们需要认真阅读相应的说明书才可以更好的完成电路设计，但是其基本设计思想是一致的。我们在实际运用中要阅读厂商提供的相关文件来熟悉芯片的参数，以便更好的完成电路参考文献：[1]侯建军.电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计[M].北京.高等教育出版社。2001.10：99-108[2]刘颖.模拟电子技术[M].北京.清华大学出版社；北京交通大学出版社