基于Multisim函数信号发生器设计实现与改进.docx
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基于Multisim函数信号发生器设计实现与改进
模拟电子技术大作业
2015-2016学年第二学期
题目:
基于Multisim对函数信号发生器设计,实现与改进
班级:
14电子二班
成员:
孙**;
余**;
许**;
成绩:
____________________________
姓名
分工
自评分
总评分
孙**
正弦波——方波——三角波的设计之一:
文档整合
余**
查找资料;模电实验电路实现,主导进行锯齿波的实现
许**
正弦波——方波——三角波的设计之一
小组互评分
教师评分
组别
分数
组别
分数
组别
分数
组别
分数
1
4
7
10
2
5
8
11
3
6
9
12
小组互评答辩环节记录:
1摘要:
本设计简述了三种关于方波,三角波,正弦波电路设计方法,并其仿真所得图形做了简单的比较,分析出各自的优缺点。
首先要设计电路图,电路图主要用Multisim软件设计并连接电路图并进行仿真,并且记录相关图形并进行相应分析。
关键词:
方波电路;三角波电路;正弦波电路;Multisim
2课程设计的目的与作用
1.巩固和加深对电子电路基本知识的理解,提高综合运用本课程所学知识的能力。
2.培养根据课题需要选学参考书籍,查阅手册、图表和文献资料的自学能力。
通过独立思考,深入钻研有关问题,学会自己分析并解决问题的方法。
3.通过电路方案的分析、论证和比较,设计计算和选取元器件;初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
4.了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范,能按设计任务书的要求,完成设计任务,编写设计说明书,正确地反映设计与实验的成果,正确地绘制电路图等。
5.培养严肃、认真的工作作风和科学态度
3总体方案选择
产生正弦波,方波,三角波的方案有多种,但这里有三位小组成员分别设计的三种方案,分别有着自己独特的构想。
方案一:
首先采用的是方波发生电路构成同相输入迟滞比较器电路,用于产生输出方波。
再运用积分电路,用于将方波作为输入,产生输出三角波。
最后加入低通
滤波器,而将三角波转化为正弦波。
方案二:
改进电路的信号发生器主要由RC桥式震荡器,滞回比较器,积分器三大主要电路模块构成。
经过RC桥式震荡电路产生正弦波,再经过滞回比较电路产生方波,最后经过积分电路产生三角波。
方案三:
最后我们则验证了我们做的模拟电子实验八,并通过仿真设计出了锯齿波电路。
4三种方案详细介绍
(一)方波-三角波-正弦波函数发生器整体电路图
1.1方波发生电路
方波发生电路构成同相输入迟滞比较器电路,用于产生输出方波。
可变电容C1具有调频作用,可用于调节方波的频率。
使产生的频率范围在10~~100Hz。
方波振荡周期T=2R1C1ln(1+2R4/R3)。
R1=7K,R3=7K,R4=7K。
振荡频率f=1/T。
可见,f与C1成反比,调整电容C1的值可以改变电路的振荡频率。
图中稳压管D1D2为调整方波幅值,UP-P=D1+D2=14V。
1.2方波—三角波
方波——三角波电路中构成同相输入迟滞比较器电路,用于产生输出方波。
可变电容C1具有调频作用,可用于调节方波的频率。
运算放大器U1与电阻R5及电容C2构成积分电路,用于将U2电路输出的方波作为输入,产生输出三角波。
图中R6在调整方波—三角波的输出频率时,不会影响输出波形的幅度。
若要求三角波的幅值,可以调节可变电容C2。
三角波部分参数设定如下:
对于输出三角波其振荡周期T=(4R5R6C2)/R3,f=1/T。
而要调整输出三角波的振幅,则需要调整可变电容C2的值。
以使三角波UP-P=5V。
1.3正弦波
改变输入频率,是电路中的频率一定时三角波频率为固定或变化范围很小。
加入低通滤波器,而将三角波转化为正弦波。
在图5中当改变输入频率后,三角波与正弦波的幅度将发生相应改变。
由于
振荡周期T=(4R5R6C2)/R3,
C2为调节三角波的幅度使UP-P=5V,R10调节输出正弦波得幅值UP-P=3V。
三角波→正弦波的变换主要用差分放大器来完成。
差分放大器具有工作点稳定,输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。
特别是做直流放大器时,可以有效的抑制零点漂移,因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性的非线性。
1.4实验可得结果
1.5结果分析
由上面结果可得,三角波与方波的图形都不是特别准确,而且方波失比较明显,我们考虑可能与相关器材的选择有关,或者是电路有关,于是我们设计了下一种方案。
(二):
正弦波——方波——三角波的设计与实现
2.1整体电路
2.2理论分析
(1)正弦波电路
利用 RC桥式振荡器滞回比较器积分器正弦波方波三角波利用RC桥式震荡电路产生正弦波,原理如图所示,其中的RC串并联支路构成正反馈支路,同时兼并选频网络,R4,R3,以及二极管构成负反馈支路并且稳幅。
调节电位器R4,可以改变负反馈深度,以便于满足震荡的振幅条件和改变波形。
在电位器支路串联两个并联的二极管,利用电流增大时二极管动态电阻减小、电流减小时二极管动态电阻增大的特点,,加入非线性环节,从而使输出电压稳定,两个二极管特性必须匹配,否则将会出现波形正负半周不对称。
电路震荡频率计算公式:
f=1/(2paRC)
振幅值条件:
Rf>=2Rs
(2)方波产生电路
在单限比较器,输入电压在阈值电压附近的任何微小变化,都将引起输出电压的跃变,单限比较器虽然灵敏,但是抗干扰能力比较弱,滞回比较器具有滞回特性,既具有惯性,而具有一定的抗干扰能力,所以我们在此选择滞回比较器产生方波。
方波的幅值为:
Uom=+-Us
(3)三角波产生电路
利用积分产生三角波。
2.3实验课的结果
2.4结果分析
由上面结果可得,三种波形都比较准确,可是由于振荡器的原因使得波形一开始不是很稳定,直到达到一定的时间距离后才可以显示出稳定的波形,不过,这也是振荡器的特点。
(三):
方波——三角波——正弦波实验的验证与改进
3.1仿真原图形
3.2仿真改进图形——实现锯齿波
3.3仿真结果一
结果一分析
由图可得,所测得的图形都比较准确,而且由差分放大电路输出得到的正弦波的幅值大于5V,明显满足电路设计要求,此外,从仿真输出的正弦波形中可以看出输出的正弦波的失真率较小,也满足失真系数THD<5%的波形特征要求。
3.4仿真结果二
结果二分析
由仿真图一进行改造,中间的积分电路不变,将滤波电路删去,再将滞回比较器和积分电路中间加上两个二极管即可,即在R12的上下分别加上一个二极管并连接在一起,再将R4的右端和两个二极管连在一起即可实现。
5参考文献
[1]清华大学电子学教研组编.杨素行主编.模拟电子技术基础简明教程.3
版.北京:
高等教育出版社,2006.
[2]童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础.第五版.北京:
高教出版社,2015.
[3]李万臣主编.模拟电子技术基础与课程设计.黑龙江:
哈尔滨工程大学出版
社,2001.
[4]胡宴如主编.模拟电子技术.北京:
高等教育出版社,2000.
[5]谢礼莹《模拟电路实验技术》重庆大学出版社.2012.2
[6]黄山学院《综合性电路系统》指导书.2015.3
[7]基于Multisim的非正弦波信号发生器设计与仿真.张爱英;毛战华.2014.7
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- 基于 Multisim 函数 信号发生器 设计 实现 改进
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