LM324的增益如何计算？

豆面 2025-01-06 07:38:26 16

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摘要： LM324是一款由德州仪器公司开发的四路运算放大器集成电路，广泛应用于模拟电路设计和信号处理中，它以其低成本、低功耗、高增益和宽带宽的特性，成为许多电子工程师的首选，本文将详细介绍...

LM324是一款由德州仪器公司开发的四路运算放大器集成电路，广泛应用于模拟电路设计和信号处理中，它以其低成本、低功耗、高增益和宽带宽的特性，成为许多电子工程师的首选，本文将详细介绍LM324的增益计算方法，并通过表格形式展示不同配置下的增益计算结果。

LM324的基本特性

LM324是一款通用运算放大器，具有以下主要特性：

低成本：适合大规模生产和成本敏感的应用。

低功耗：在多种应用中表现出色。

高增益：提供稳定的放大效果。

宽带宽：适用于各种频率的信号处理。

引脚功能

LM324有14个引脚，分别为CDIP、PDIP、SOIC和TSSOP封装，具体引脚功能如下所示：

引脚号	引脚名称	功能描述
1	V+	正电源电压（单电源为5V至32V，双电源为±1.5V至±16V）
2	IN1	第一路反相输入端
3	+IN1	第一路同相输入端
4	OUT1	第一路输出端
5	IN2	第二路反相输入端
6	+IN2	第二路同相输入端
7	OUT2	第二路输出端
8	IN3	第三路反相输入端
9	+IN3	第三路同相输入端
10	OUT3	第三路输出端
11	IN4	第四路反相输入端
12	+IN4	第四路同相输入端
13	OUT4	第四路输出端
14	V	负电源电压（单电源接地，双电源为1.5V至16V）

LM324的增益计算方法

LM324的增益主要由外部电阻决定，不同的配置方式可以实现不同的增益，以下是几种常见的增益计算方法：

1. 反相放大器

反相放大器的增益计算公式为：

\[ Av = \frac{Rf}{Ri} \]

\( Rf \) 是反馈电阻，\( Ri \) 是输入电阻。

2. 同相放大器

同相放大器的增益计算公式为：

\[ Av = 1 + \frac{Rf}{R1} \]

\( Rf \) 是反馈电阻，\( R1 \) 是输入电阻。

3. 差分放大器

差分放大器的增益计算公式为：

\[ Av = \frac{Rf}{Ri} \]

\( Rf \) 是反馈电阻，\( Ri \) 是输入电阻。

LM324的典型应用电路及增益计算

1. 反相交流放大电路

电路图如下所示：

        R1      Rf
        ||      ||
        ||||+ 输出
        ||      ||
        ||      o+ 输入
        ||
       o+ Vcc/2 +
       |                   |

增益计算公式：

\[ Av = \frac{Rf}{R1} \]

若 \( R1 = 1k\Omega \)，\( Rf = 10k\Omega \)，则增益为：

\[ Av = \frac{10k\Omega}{1k\Omega} = 10 \]

2. 同相交流放大电路

电路图如下所示：

        R3      Rf
        ||      ||
        ||||+ 输出
        ||      ||
        ||      o+ 输入
        ||
       o+ Vcc/2 +
       |                   |

增益计算公式：

\[ Av = 1 + \frac{Rf}{R4} \]

若 \( R4 = 1k\Omega \)，\( Rf = 10k\Omega \)，则增益为：

\[ Av = 1 + \frac{10k\Omega}{1k\Omega} = 11 \]

3. 有源带通滤波电路

电路图如下所示：

          R1       C1
         ||        ||
       ++     ++ 输出
        ||        ||
        ||        ||
        ||        ||
      ++     ++ 输入
        ||        ||
       o+ Vcc/2 +
       |                   |

中心频率公式：

\[ f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{R3C}} \]

电压增益公式：

\[ A_v = \frac{B3}{Q_0 \cdot 2B1} \]

\( Q_0 \) 和 \( B \) 由设计确定。

4. 温度测量电路

电路图如下所示：

        BG1      A1
        ||       |
        ||       |
        ||       |+ 输出
        ||       |
        ||       o+ 输入
        ||
       o+ Vcc/2 +
       |                   |

温度探头采用硅三极管3DG6，接成二极管形式，发射结电压温度系数约为2.5mV/℃，运放A1以同相直流放大的形式连接，温度越高，三极管BG1的压降越小，运放A1同相输入端的电压越低，输出端的电压也越低，这是一个线性放大过程。