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。
 
主要優點就是成本低廉、性價比高。
 
技術上具有以下特點:
 
即使只用單電源供電,在線性工作區內,共模輸入電壓是可以低到地電位的,輸出電壓擺幅也能夠到地電位。
 
增益交越頻率是有溫度補償的。
 
輸入偏置電流也是有溫度補償的。
 
每一組運算放大器所示的符號來表示,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相位相反;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。
 
 
 
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。
 
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。
 
 
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。
 
同相交流放大器
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。
 
 
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。
 
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。
 
交流信號三分配放大器
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,形成三路分配輸出。
 
 
測溫電路
見附圖。感溫探頭采用一只硅三極管 3DG6,把它接成二極管形式。硅晶體管發射結電壓的溫度系數約為 -2.5mV/℃,即溫度每上升 1 度,發射結電壓變會下降 2.5mV。運放 A1 連接成同相直流放大形式,溫度越高,晶體管 BG1 壓降越小,運放 A1 同相輸入端的電壓就越低,輸出端的電壓也越低。
 
 
這是一個線性放大過程。在 A1 輸出端接上測量或處理電路,便可對溫度進行指示或進行其它自動控制。
 
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。
 
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
 
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。
 
單穩態觸發器
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。