安防之家讯：一款基于LM324 集成运放廉价高性能仪用放大器3

谭建军

(湖北民族学院, 湖北恩施445000)

摘　要: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。在信号的精密放大处理中,经过认真设计和反复实验,用LM324 构成的电路成功实现了精密信号的放大处理,即用于对仪器仪表的信号进行放大处理。其主要技术指标如稳定性、线性、增益、温度稳定性等并不亚于专用精密仪用放大器。

关键词:运算放大器;高性能放大器;电路;设计

一、引言

仪器仪表信号的放大处理,实际上就是对来源于传感器的微弱信号的放大处理,要求放大器增益高,性能稳定,尤其是零点漂移、温度漂移、增益、稳定性等指标要求较高,也就是要能对信号实现精密放大处理,满足计量要求。在这个领域里,设计师的首选就是采用专用精密集成运算放大器,然而精密集成运算放大器价格较高,芯片供电多采用双电源对称供电,对供电电路要求较高,应用上不太方便。而LM324 系列集成运放是4 组独立的高增益的、内部频率补偿、输入偏置电流是温度补偿的、单位增益带宽是温度补偿的运算放大器,它既可以单电源使用,也可以双电源使用,电源电压可以从+ 5 V 一直用到±15 V ,而且驱动功耗低,每一组运放差模增益可达到100 dB。通过外围电路的合理设计, 以LM324 为主要器件的放大电路完全能满足高放大倍数、高稳定性的仪器仪表信号的放大处理要求。

图1 　一款高性能放大电路

二、电路设计

1. 电路结构

电路的设计要求是以LM324 为主要器件,合理设计外围电路,要能达到将几十微伏的微弱信号放大到有几伏的输出的能力,即要求放大器有几万倍的放大能力。同时要求放大器线性要好,增益稳定,温度影响小,工作稳定。由于增益高,放大器容易受到干扰。针对具体应用,如微弱红外线信号的放大,采用窄带过滤的方法,将放大器设计成中心频率10Hz ,带宽±1 Hz ,这样就有效地避开了50 Hz 工频干扰和高频干扰以及过低频干扰等问题,保证了放大器的增益要求。放大器的级间信号耦合元件必须选择温度系数小、惯性小的器件,同时将级间输入信号从LM324 的同相端输入,隔离级间直流分量,供电电源采取两次稳压。通过这些措施,解决了放大器级间温漂传递,保证了放大器的温度稳定性要求。同时电路中的滤波环节所采用的RC 元件都必须选2. 电路工作原理为了尽可能减小由电源带来的影响,放大电路在两级稳压电路稳压后提供的电源下工作,由传感器输出的微弱信号(调制频率10 Hz) 通过放大电路的输入电路耦合至由LM324 的AR1 和AR2 以及电阻R1 、R6 、R7 和电容C2 、C3 、C7 等构成的带通滤波放大电路放大。由于通带窄,很多干扰在这一环节上得到有效滤除,得到放大后的信号通过耦合电路进入由RA3 和AR4 以及由可调电阻R16和R17构成的增益可调电压放大电路作进一步放大,以达到所需要求的信号幅值,而后再输出到后级处理环节处理。

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