LM324四運放集成電路的應用范圍分析

LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內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。LM324的引腳排列見圖2。

由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態功耗小，可單電源使用，價格低廉等優點，因此被廣泛應用在各種電路中。

下面介紹其應用實例。

1、 反相交流放大器

電路見附圖。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與信號源內阻相等，然后根據要求的放大倍數在選定Rf。Co和Ci為耦合電容。

2、同相交流放大器

電路見附圖。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。

3、交流信號三分配放大器

電路見附圖。此電路可將輸入交流信號分成三路輸出，三路信號可分別用作指示、控制、分析等用途。而對信號源的影響極小。因運放Ai 輸入電阻高，運放 A1-A4 均把輸出端直接接到負輸入端，信號輸入至正輸入端，相當于同相放大狀態時 Rf=0 的情況，故各放大器電 壓放大倍數均為 1 ，與分立元件組成的射極跟隨器作用相同。

R1、R2組成1/2V+偏置，靜態時A1輸出端電壓為1/2V+，故運放A2-A4輸出端亦為1/2V+，通過輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號。

4、有源帶通濾波器

許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個不同頻段的信號，在顯示上利用發光二極管點亮的多少來指示出信號幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ，在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/2B1，品質因數 ，3dB帶寬B=1/(п*R3*C)也可根據設計確定的Q、fo、Ao值，去求出帶通濾波器的各元件參數值。R1=Q/(2пfoAoC)，R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC)，R3=2Q/(2пfoC)。上式中，當fo=1KHz時，C取0.01Uf。此電路亦可用于一般的選頻放大。

此電路亦可使用單電源，只需將運放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻R2下端接到運放正輸入端既可。

5、 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(即開環狀態),理論上認為運放的開環放大倍數也為無窮大(實際上是很大,如LM324運放開環放大倍數為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。

附圖中使用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 。運放A1、A2只要有一個輸出高電平，晶體管BG1就會導通，發光二極管LED就會點亮。

若選擇U1>U2，則當輸入電壓Ui越出[U2，U1]區間范圍時，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。

6、單穩態觸發器

見附圖5。此電路可用在一些自動控制系統中。電阻R1、R2組成分壓電路，為運放A1負輸入端提供偏置電壓U1，作為比較電壓基準。靜態時，電容C1充電完畢，運放A1正輸入端電壓U2等于電源電壓V+，故A1輸出高電平。當輸入電壓Ui變為低電平時，二極管D1導通，電容C1通過D1迅速放電，使U2突然降至地電平，此時因為U1>U2，故運放A1輸出低電平。當輸入電壓變高時，二極管D1截止，電源電壓R3給電容C1充電，當C1上充電電壓大于U1時，既U2>U1，A1輸出又變為高電平，從而結束了一次單穩觸發。顯然，提高U1或增大R2、C1的數值，都會使單穩延時時間增長，反之則縮短。

如果將二極管D1去掉，則此電路具有加電延時功能。剛加電時，U1>U2，運放A1輸出低電平，隨著電容C1不斷充電，U2不斷升高，當U2>U1時，A1輸出才變為高電平。參考圖6.