在火箭发射控制器中LM324型四运放集成电路的应用

关键词： 运算 电源

LM324四运放电路具有电源电压范围宽、静态功耗小、可单电源使用等优点, 被广泛应用在各种电路中。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外, 四组运放相互独立。每一组运算放大器 (图1所示) 有5个引出脚, 其中“Vi+”、“Vi-”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Vo端的信号与该输入端的位相反;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 (图2所示) 。

1 应用方法

(1) 反向放大器, 电路 (图3所示) 为Rf为反馈电阻, R1为输入电阻, 由于集成运放开环电压放大倍数极大, 因此, 其闭环放大倍数的数值由Rf和R1的比值确定, 即, 输出电压V0=-AVi。

(2) 同向放大器, 电路 (图4所示) 为Rf为反馈电阻, Rl为输入电阻, 其闭环放大倍数, 输出电压V0=AVi (电压限随器) 。

(3) 差动放大器, 电路 (图5所示) 为用来放大两个输入电压V1与V2的差值, 其闭环放大倍数, 实际上是一个减法器电路, V1减数电压, V2为被减数电压, V0为差电压。当取R1=R2=Rf时, A=1, 输出电压V0=V2-V1, 实现了减法运算, RP为平衡电阻。

(4) 电压比较器, 电路 (如图6所示) 为当Vi>V时, 输出高电平, 当Vi

2 主要技术参数

(1) 静态功耗po≤150mw, 指运算放大器在标称电源电压条件下, 输入信号为零时, 不接负载时的功耗为po。

(2) 输入失调电压VOS≤50mv, 指运算放大器输出为零时, 输入端所需外加的补偿电压即为失调电压VOS。

(3) 输入失调电流IOS≤0.2uA, 指输入信号为零时, 放大器两输入端偏置电流之差, 即为输入失调电流。

(4) 单位增益带宽fc, 指运算放大器开环电压增益下降到1 (0dB) 时的频带宽度, 即为单位增益带宽。

3 LM324在火箭发射控制器中的应用

3.1 火箭发射控制器电路组成

测试电路由IC1 (LM324通用型四运算放

大器) R 4、W、R 5、R 6、R7、R 8、C 1、V T (C9013) 、CK8、CK 2～CK7等元器件组成。

3.2 火箭发射控制器电路结构

测试基准由R7、R8分压所得, 分两路输出, 1路经R5限流、R6补偿到IC1-3, 另1路经CK8-2、CK8-1到CK2～CK7-2、-3的其中之一开关到七芯电缆1-6号线而进入发射架的七芯电缆插座, (图7所示) 。再由七芯电缆插座分成2路, 其中1路 (1、2、3号线) 接到发射架上筒体右面四芯插座的1、2、3引脚上, 通过导线分别与大导轨的1、2、3通道的点火触头正极相连;另1路 (4、5、6号线) 接到发射架筒上体左面四芯插座的1、2、3引脚上, 通过导线分别接到小导轨的1、2、3通道的接线柱正极上。7号线是地线, 与发射架各轨道地相通。

3.3 工作原理

本电路中LM324第1运算的1、2、3脚接成电压反向放大器形式, 第2、第3、第4运算的5、6、7、8、9、10、12、1 3、14脚接成电压比较器形式。5 V电经R 7、R 8分压产生的测试基准电压输出至IC1的第3脚和发射架某一通导点火触头的+极上。若外电路未接负载或负载过高时 (高阻状态) , 这种平衡状况没有被打破, 维持IC1第1脚输出高电平, 此时, Vi (IC1第1脚输出电压也是IC1第5脚、第9脚的输入电压) >V参考 (R9、R10分压产生的参考电压) , V参考分别加到IC1的第6脚、第10脚和第13脚) , 第2比较器的第5脚VI>第6脚V参考, 第7脚输出高电平, 维持VD5 (故障指示灯) 亮, 第3比较器的第9脚VI<第10脚V参考, 第8脚输出低电压, 维持VD6 (正常指示灯) 灭 (这里需要注意的是, 第2比较器是正向接法, 第3比较器是反向接法, 在输入参考电压相同时, 只有一个比较器输出高电平, 另一个比较器输出低电平, 这也是故障灯亮, 正常灯灭, 或正常灯亮、故障灯灭的原因) ;当外电路接负载且负载低于一定值时 (低阻状态) , 所产生的现象与高阻状态恰恰相反 (图7所示) 。

VT (C9013) 是晶体三极管, 将发射极C和基极b接到一起连至IC1的第3脚。当外电路干扰或本电路工作不正常时, 防止测试电压高于0.7V, 保证了检测的安全性。

通道的选择由C K 2、C K 3、C K 4、CK5、CK6、CK7一组自锁式六选一琴键开关实现, 按下其中一个开关, 便确定了相应的待测试轨道, 通过电缆线连接至各轨道上。各轨道正、负极之间用测试线连接 (相当于外电路接负载) 构成回路。如果回路电阻值在规定范围内 (小于或等于18Ω) , IC1第3脚为低电平, 则IC1的第1脚、第7脚输出低电平, VD5灭 (故障指示灯) ;IC1第8脚输出高电平, VD6亮 (正常指示灯) 。如果测试线未接 (相当于没有外电路负载, 呈高阻状态) , IC1第3脚为高电平, 则IC1第7脚输出高电平, VD5亮 (故障指示灯) , IC1第8脚输出低电平, VD6灭 (正常指示灯) 。

选择发射回路阻值最大值18Ω为正常值的上限, 也可选择其它阻值来模拟外线路回路电阻的上限值。一般而言, 设定在18Ω以内为正常, 高于18Ω是故障。此值设定不宜过高。

摘要：介绍了LM324四运放电路的四种典型应用方法以及LM324四运放电路在火箭发射控制器电路中的应用及其工作原理。

关键词：LM324,集成电路,火箭发射控制器