每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,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 2。
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种电路中。下面介绍其应用实例。
反相交流放大器
电路见附图。此放大器可代替晶体管进行交流放大,可用于扩音机前置放大等。电路无需调
试。放大器采用单电源供电,由 R1、R2 组成 1/2V+偏置,C1 是消振电容。
放大器电压放大倍数Av 仅由外接电阻 Ri、Rf 决定:Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值,Av=-10。此电路输入电阻为 Ri。一般情况下先取 Ri与信号源内阻相等,然后根据要求的放大倍数在选定 Rf。Co 和 Ci为耦合电容。
同相交流放大器
见附图,同相交流放大器的特点是输入阻抗高,其中的R1 R2 组成1/2V+分压电路,通过R3 对运放进行偏置。
电路的电压放大倍数 Av 也仅由外接电阻决定:Av=1+Rf/R4,电路输入电阻为 R3。R4 的阻值
范围为几千欧姆到几十千欧姆。
交流信号三分配放大器
此电路可将输入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。而
对信号源的影响极小。因运放 Ai输入电阻高,运放 A1-A4 均把输出端直接接到负输入端,信号
输入至正输入端,相当于同相放大状态时 Rf=0 的情况,故各放大器电压放大倍数均为 1,与分
立元件组成的射极跟随器作用相同。
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,取出交流信号。
有源带通滤波器
许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的信号,在
显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。这种有源带通滤波器的中心频率,在中心频率fo 处的电压增益 Ao=B3/2B1, 品质因数,3dB带宽 B=1/(п*R3*C)也可根据设计确定的Q、fo、Ao 值,去求出带通滤波器的各元件参数值。R1=Q/(2пfoAoC) ,R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC) ,R3=2Q/(2пfoC) 。上式中,当fo=1KHz 时,C取 0.01Uf。此电路亦可用于一般的选频放大。
此电路亦可使用单电源,只需将运放正输入端偏置在 1/2V+并将电阻 R2 下端接到运放正输入端既可。
比较器
当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时(即开环状态),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大(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-或接地) 。当正输入端电压高于负输入端电压时,运放输出低电平。
附图中使用两个运放组成一个电压上下限比较器,电阻 R1、R1ˊ组成分压电路,为运放A1 设定比较电平 U1;电阻 R2、R2ˊ组成分压电路,为运放 A2 设定比较电平 U2。输入电压U1同时加到A1的正输入端和A2的负输入端之间, 当Ui >U1时, 运放A1输出高电平; 当Ui <U2时,运放 A2 输出高电平。运放 A1、A2 只要有一个输出高电平,晶体管 BG1 就会导通,发光二极管 LED 就会点亮。
若选择 U1>U2,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,则当输入电压在[U2,U1]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。
单稳态触发器
见附图 1。此电路可用在一些自动控制系统中。电阻 R1、R2 组成分压电路,为运放 A1 负输入端提供偏置电压U1,作为比较电压基准。静态时,电容 C1 充电完毕,运放 A1正输入端电压 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 突然降至地电平,此时因为 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,电源电压 R3 给电容 C1 充电,当 C1 上充电电压大于 U1时,既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 R2、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。参考图2。