毕业设计（论文）-基于multisim波形产生电路设计.doc

基于Multisim波形产生电路设计摘要当代电子技术迅速发展，为人们的物质文化生活提供了优越的条件。数码摄像机、家庭影院、空调、电子计算机等，都是典型的电子技术应用实例。硬件与软件之间的界限越来越模糊，模拟电路与数字电路均属硬件，可以利用软件对电路进行辅助设计时，进行波形仿真模拟。针对目前电子技术教与学面临的困难与需求，美国国家仪器有限公司提供了一个强大的解决方案，即NI电子教育平台，NI电子学教育平台是将理论，仿真分析与硬件实验进行有效的链接，能为用户提供实际电路仿真数据，并提供一个将仿真数据和实测数据进行对比，分析的统一平台。本论文主要研究了波形产生电路及相关的电路产生原理，研究了模拟波形产生电路中各部分的具体作用。内容主要包括电容三点式正弦波振荡电路，不带稳幅环节的RC正弦波振荡电路，带稳幅环节的RC正弦波振荡电路，占空比不可调的矩形波产生电路，占空比可调的矩形波产生电路，锯齿波产生电路，用到了电阻，电容，齐纳二极管，三极管，集成运放等一些基本电子元器件。关键词 辅助设计 波形仿真 波形产生电路 电路产生原理 各部分的具体作用Waveform Circuit Design based on MultisimAbstract The electronic technique of the contemporary era is developing rapadily, it provides a superior condition for the material and cultural life of urban and rural,Digital video,home theater, air conditioner,computer and so on, are all typical examples of application on electronic technique .The boundaries between hardware and software is increasingly blurred. Artificial circuit and digital circuit are both hardware, when we exploit software to do computer aided design ,We can proceed waveform simulation. In view of the difficulties and requirements of teaching and learning on current electronic technique, the ational instrument Co., LTD provides a powerful solution,it is just the NI electronic education platform.The NI electronic platform is making effective links between theory, the simulation analysis and hardware experiments.It is able to provide users with practical circuit simulation data.It can also provide a unified platform for comparing and analysing of the simulation data and the measured data. This paper mainly studies the waveform circuit and the related circuitry principle,it studies the specific role of each part of the analogue waveform circuit.It mainly includes three-point capacitance oscillatory circuit, sine wave rc oscillator circuit without a steady amplitude,sine wave rc oscillator circuit with a steady amplitude, a duty cycle nonadjustable circuit of wide band square-wave generator ,a duty cycle adjustable circuit of wide band square-wave generator,saw-tooth circuit, it uses resistor, capacitor,diode ,zener diode ,triode, integrated operational amplifier, and so on. Key Words aided design Waveform Simulation Waveform circuit principle of Waveform circuit the specific function of each part目 录第一章 绪论11.1毕业设计的目的11.2毕业设计的要求21.3毕业设计的任务指标2第二章 各种波形产生电路32.1正弦波产生电路工作原理32.1.1由分立元件构成的正弦波振荡电路32.1.2由运放构成的RC桥式正弦波振荡电路32.1.3带稳幅环节的RC桥式正弦波振荡电路42.2三角波产生电路工作原理42.2.1方波三角波产生电路的结构52.2.2元件参数的计算62.3.矩形波产生电路工作原理62.3.1电路组成62.3.2工作原理72.3.3波形分析及主要参数82.3.4占空比可调电路82.4锯齿波产生电路工作原理102.4.1锯齿波电路的组成102.4.2工作原理10第三章 波形产生电路仿真图123.1正弦波产生电路仿真图123.1.1由分立元件构成的正弦波振荡电路123.1.2 RC桥式振荡电路123.1.3带稳幅环节的RC桥式振荡电路133.2三角波产生电路仿真图143.3矩形波产生电路仿真图143.3.1占空比不可调的矩形波产生电路原理图143.3.2占空比可调的矩形波发生电路原理图153.4锯齿波产生电路原理图15第四章 波形产生电路调试分析174.1正弦波产生电路调试分析174.1.1电容三点式正弦波产生电路调试分析174.1.2由运放构成的RC桥式正弦波振荡电路调试分析194.1.3带稳幅环节的RC桥式正弦波振荡电路调试分析214.2三角波产生电路调试分析244.2.1三角波产生电路元件统计244.2.2三角波产生电路仿真波形254.2.3三角波产生电路元件调试254.2.4三角波产生电路仿真参数记录254.3矩形波产生电路调试分析274.3.1占空比不可调矩形波产生电路调试分析274.3.2占空比可调的矩形波产生电路调试分析294.4锯齿波产生电路的调试分析324.4.1锯齿波产生电路仿真器件统计324.4.2锯齿波产生电路仿真波形记录324.4.3锯齿波产生电路元件调试344.4.4锯齿波产生电路仿真参数记录34结 论36致谢语37参考文献38附录:39引 言随着计算机技术的发展，通过软件对电路进行仿真已取得很好效果。在学习和设计过程中加入仿真，更好的理解和预测电路的行为，优化电路的结构和参数，对假设的情形方便的进行试验，对难以测量的电路属性进行深入地探索和研究，大大缩短了电子技术课程的学习时间，也减少了设计错误。但是在学习和设计中加入仿真，并不能完全代替实际电路实验的测量结果。实际中还必须用真实的电子元器件搭建硬件电路，通过仪器观测测量记录数据，才能确认实际的电路参数，能否满足预期的要求，工程上必须通过实际的电路测量与计算机仿真的结果比较，找除实际电路与理论电路存在差别的原因，才能避免理论电路转化为实际产品后出现的问题，节约设计时间，降低设计风险。NI电子学教育平台是将电路理论，仿真分析和硬件实验进行了有效的连接，不仅能为用户提供电路仿真数据，以及经仿真达到预期效果后用真实原件组成的实际电路的测量数据并为用户提供了一个将仿真数据和实测数据进行对比，分析的统一平台。利用此平台可以很好的进行电路仿真和设计。本设计中主要有电容三点式正弦波振荡电路，RC正弦波振荡电路，带有稳幅环节的RC振荡电路，三角波产生电路，矩形波产生电路，占空比可调矩形波电路，锯齿波产生电路。利用一些基本的元器件，包括电阻，电容，二极管，三极管，集成运放等。利用分立元件构成电容三点式式正弦波振荡电路中有BJT晶体管，直流电源等，设置好电阻参数后，设置合适静态工作点，能正常放大交流信号。利用运放和电阻构成负反馈放大电路，同时利用电阻和电容构成RC选频网络，同时也可作为正反馈环节，若满足一定条件，就可起振，产生正弦波振荡。在负反馈支路中增加反并联二极管，利用二极管电压，电流的非线性，构成稳幅环节，可构成带稳幅环节的正弦波振荡电路。利用RC积分电路和滞回比较器可以构成矩形波发生电路，在方波发生电路中，输出接积分电路 ，即可将方波变成三角波。利用三角波发生电路，将充电，放电回路时间常数进行修改，可改变充电，放电曲线的斜率，即可形成锯齿波输出1。第一章 绪论论文中着重介绍了常见的波形产生电路的电路图及各部分波形产生电路在其中的具体作用，通过对常见的波形产生电路的电路图的设计和仿真，将电路中各个部件的具体功能进行了详细分析，测试各部分电路器件参数变化对电路波形变化产生的具体影响。正确理解电路产生的具体原理。加深对模拟电子技术器件及功能的具体理解，强化对模拟电子技术的正确分析及设计能力。1.1毕业设计的目的在具体的模拟波形产生电路仿真设计中，将各个部分的功能加以详细分析后，设计出具体的波形产生电路，然后改变具体电路中元器件的参数进行重新的调试，并记录在整个实验过程中的详细结果，对具体参数改变引起结果的变化进行详细的分析。从而搞清楚整个波形产生电路中具体每部分对实验结果的影响，将各部分产生的详细变化进行具体的记录，最终整理成为实验结论。此毕业设计即是对各种波形振荡电路的仿真分析，振荡电路是模拟电子技术中反馈应用的一个重要内容。当引入适当的负反馈时可以稳定电路的放大倍数，提高放大性能；当引入正反馈时，放大电路从放大功能上说就不稳定，会产生自激振荡，但合理利用可以构成正弦波振荡电路，形成正弦波信号源，要使一个正常放大电路产生自激振荡，必须满足两个条件：一是引入的反馈为正反馈，即反馈信号和和输入信号同相位或零相移；二是反馈系数F和放大倍数A的乘积要大于等于1，本论文即介绍振荡电路产生波形的仿真研究。毕业设计是各专业教学中的重要环节。其主要目的：培养学生综合应用所学基础理论和专业知识，基本技能，进一步提高自己的工程制图，理论分析，结构设计，具体方案设计，计算机应用和外文阅读能力。通过毕业设计使自己对一般的电路设计原则及各种元器件的具体功能加深理解，强化自己的电路设计和分析能力。在此篇论文中主要介绍了四种常见的波形产生电路的具体仿真图形及其相关原理。通过对电路的具体设计和分析加深对常见波形产生电路的了解，明白具体电路中各器件的详细功能，并将电路中的设计原理消化吸收，通过毕业设计，使自己对一般的电路设计原理及具体的电路图的搭建更加熟练，使自己对电路图的设计与实现过程更加熟悉，在此过程中可以查阅许多手册及具体的工具书，这可以为以后的独立工作打下基础，毕业设计特别应强调理论联系实际，可以提高自己分析解决工程实际问题的能力，也可以培养自己踏实，细致，严格，认真和吃苦耐劳的工作作风。1.2毕业设计的要求在此次的毕业设计中，主要是根据模拟电子技术中波形产生的原理，进行波形仿真产生电路的设计与仿真。在整个毕业设计中，通过对正弦波产生电路，矩形波产生电路，三角波产生电路，锯齿波产生电路的具体电路原理图设计及其具体仿真软件中的搭建及仿真。睡觉使自己能够获得正确的电路仿真波形。并且通过对具体波形的分析及调试加深自己对于模拟电子技术的理解，加强自己对于模拟电子技术的应用能力。1.3毕业设计的任务指标此次毕业设计的任务指标即是详细的设计相关的电路仿真波形原理图，将其在multisim中进行电路图仿真的搭建，并且进行相关的测试，调整部分参数，观测具体示数的变化，通过了解具体示数的变化，将电路中的各个部分的具体功能进行详细的具体分析，并且在此过程中，对所设计的电路仿真原理图进行相关的改进，从而将自己的电路设计的更加适合需要，在电路设计过程中，需要进行设计的有正弦波仿真原理图，方波仿真原理图，锯齿波仿真原理图，三角波仿真原理图。通过对这些原理图的设计，可以加深自己对于相关电路设计方面的具体知识及理解程度。在multisim软件中将具体电路搭建出来之后，需要将所要仿真的具体内容加以研究，从而得出具体的结论。其中包括在电路仿真之中，各个电路元器件的具体参数的详细设置，也包括将参数改变的具体范围，即改变的方式，通过对这些问题的研究，使自己能够对电路中的设计更加合理有效的进行调试分析。并且在调试的过程中更加清楚的总结出电路中各个部分的具体作用。 第二章 各种波形产生电路2.1正弦波产生电路工作原理正弦波振荡器分两大类，一类是利用正反馈原理构成的反馈振荡器，它是目前应用最广的一类振荡器，另一类是负阻振荡器，它是将负阻器件直接连接到谐振回路中，应用负阻器件的负阻效应，去抵消回路中的损耗，从而产生等幅的自由振荡。但是有了正反馈，并不一定能够产生自激振荡。其中产生自激振荡要满足两个条件：相位条件和振幅条件。不满足相位条件，一定不能产生自激振荡，但满足相位条件不满足振幅条件，仍不能够产生自激振荡2。2.1.1由分立元件构成的正弦波振荡电路选择BJT晶体管Q1，电阻R1R4，耦合电容C3，C4。直流电源等构成共射放大电路，调整各电阻参数，设置合适的静态工作点，使其能正常放大交流信号。选择电容C1、C2,电感L1等，构成电容三点式选频网络，与放大电路构成正反馈环节，利用晶体管本身的非线性环节作为稳幅环节，创建正弦波振荡电路（先不接C5电容），反复调整网络选频参数，运行并双击示波器图标，可得到正弦波振荡器输出波形，但输出波形较差，且频率不很稳定。若要提高振荡频率，需减小选频网络的电容电感值，当C1，C2减小到一定程度时，晶体管的极间电容，必然影响振荡频率的稳定性。为提高频率稳定性，增加电容C5，由C5，L1决定振荡频率，而C1，C2只起分压作用，取其值远远大于C5，,这时输出正弦波有明显改善，即改变电容C5即可改变振荡频率3。2.1.2由运放构成RC桥式正弦波振荡电路创建RC桥式正弦波振荡电路，如RC正弦波电路原理图所示，图中，运放U1和电阻R3，R4构成正常的负反馈放大电路，而R1，C1，R2，C2则构成RC选频网络，同时该选频网络又作为反馈网络形成正反馈环节，其R1，C1上的反馈电压作为输入代替放大器的输入信号，D1，D2代替起输出限幅作用，只要负反馈放大器的放大倍数A大于3，即R32R4，就可起振并产生正弦波振荡，振荡频率由RC选频网络决定。运行并双击示波器图标，可看见电路缓慢的震荡起来，逐渐产生越来越大的振荡输出。当不接限幅电路R5，D1，D2时，由于该multilsim仿真软件的运放模型没有限幅，所以当R32R4时，振荡输出的幅值会越来越大， 接近无限大。外接限幅电路后，振荡输出被限幅，故不为正弦波，为了仿真方便，选R3为4K欧的可调电阻，设置A键为调节键，按A键即增大电阻值，按shift+A 键即减小电阻值，先调节R3到51%以上，即R3的电阻值为大于2k欧的电阻值，运行并双击示波器图标，会看到电路慢慢震荡起来，输出振荡波形逐渐增大，（R3值越大起振越快）。当振荡起来后，调小R3到2k欧。即得稳定输出为某一幅值的正弦波。运放构成RC桥式正弦波振荡电路如下图所示：图2-1RC桥式正弦波振荡电路R2R5C1R1R4R3D1D2U1VSSVCCC2Figure2-11bridge sine wave RC oscillator circuit2.1.3带稳幅环节的RC桥式正弦波振荡电路在R3支路中增加反并联二极管，利用二级管电压电流的非线性（电流增大，动态电阻减小的特性）构成稳幅环节。创建可稳幅的正弦波振荡电路，调整反馈电阻R3，使得2(R3+Rd)略大于R4,满足起振条件。当起振以后输出幅值逐渐增大，流过R3和二极管的电流也逐渐增大，从而使二极管的动态电阻Rd逐渐减小，最终使得（R3+Rd）可得到幅值稳定的正弦波输出4。同时改变选频网络的电阻R1，R2(或同时改变C1，C2)即可改变振荡输出的频率。2.2三角波产生电路的工作原理2.2.1方波三角波产生电路的结构 方波三角波产生电路的基本结构如图2-2示。工作原理如下：运算放大器A1与R1,R2，R3组成电压比较器。图2-2方波-三角波产生电路Figure2-2 generating circuit of rectangular and triangle wave由图2-1分析可知比较器有两个门限电压 （2-1） （2-2）运用A2与R4,RW1(置中点时)，C及R5积分器，其输入信号为方波uO1时，则输出积分器的电压为当uo1=+vz时： （2-3） （2-4）当uo1=-vz时： （2-5）可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图2-2所示。三角波的幅度为2方波三角波的频率为： （2-6）由上分析可知：a）电位器RW1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。b）RW2变化时，只改变方波占空比和三角波上升或下降频率。RW2无论在什么位置，积分器的正向时间常数和反向时间常数的和是一个常数就造成单纯调节RW2，只改变占空比而不改变频率5。2.2.2原件参数的计算比较器A1与积分器A2的原件参数计算如下：由于 （2-7）因此 （2-8）取R2=10 k，则R3=20 k。取平衡电阻R1=R2/R310 K。因为 （2-9） 当10HZf100HZ时，取C=1uF,则R1+Rw1+Rw2=（50500）k，取R4=1 k，Rw2 为100 k电位器，RW1为470k电位器。当 100Hzf1KHz，取C=0.1F以实现频率波段的转换，R1、Rw2和Rw1的值不变。取平衡电阻R5=50 k6。2.3矩形波产生电路工作原理2.3.1电路组成因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间，间隔交替变化，即产生周期性的变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间7。电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。电压传输特性如图所示：RR1R2R3UOAUN(UC)DZUZ+一图2-3矩形波产生电路简图Figure 2-3 sketch for circuit of rectangular wave图2-4电压传输特性图-UZ-UT+UTO+UZUOUIFigure2-4 sketch of voltage transmission characteristic2.3.2工作原理设某一时刻输出电压UO=+UZ，则同相输入端电位UP=+UT。UO通过R3对电容C正向充电，如图中箭头所示。反相输入端电位UN 随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，UN 趋于+Uz;一旦UN=+UT,再稍增大，UO就从+UZ越变为-UZ,与此同时Up从+UT 越变为- UT 。随后，UO又通过R3对电容C放电，如图中箭头所示。反相输入端电位UN 随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，UN 趋于-UZ；一旦UN=-UT，稍减小，UO就从-UZ，于此同时，Up从-UT跃变为+UT,电容又开始正向充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡8。2.3.3波形分析及主要参数由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内UO=+UZ的时间与UO=-UZ的时间相等，UO对称的方波，所以也称该电路为对称方波发生电路。电容上电压UC和电路输出电压UO波形如图所示。矩形波的宽度Tk与周期T之比称为占空比，因此UO是占空比为1/2的矩形波。利用一阶RC电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期。 （2-10）振荡频率为： （2-11）调整电压比较器的电路参数R1，R2和UZ可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R1，R2，R3和电容C的数值可以改变电路的振荡频率。2.3.4占空比可调电路占空比的改变方法:使电容的反向和正向充电时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图2-5所示，电容上电压和输出波形的如图2-6所示：R3一十ACR1R2R4RW1RW2D1D2DZ UZUO图2-5占空比可调矩形波产生电路简图Figure 2-5 sketch for duty cycle adjustable circuit of rectangular wave图2-6电容电压与输出波形简图Ot+UTUC-UT+UZ-UZOT1T2tUOFigure 2-6 sketch of capacitor voltage and output waveforms电路工作原理：当UO=+UZ时，通过RW1，D1，和R3对电容C正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数为： （2-12）当UO=-UZ时，通过RW2，D2和R3对电容C反向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数 （2-13）利用一阶RC电路的三要素法可以解出 （2-14） （2-15） （2-16）结论：改变电位器的滑动端可改变占空比，但不能改变周期。2.4 锯齿波产生电路工作原理本电路设计采用矩形波转变成三角波的波形的转换的方法，得到三角波，在其中加一个能够像积分占空比调节电路，当积分电路正向积分时间常数远大于反向积分时间常数，或者反向积分的时间常数远大于正向积分的时间常数，那么输出电压上升和下降的斜率相差很多，就可得到锯齿波9。2.4.1锯齿波电路的组成在方波发生电路中，当回滞比较器的阈值电压数值较小时，可将电容两端的电压看成为近似三角波。但是一方面这个三角波的线性度较差，另一方面带负载后将使电路的性能发生变化。实际上，只要将方波电压作为积分运算的电路的输出电压U01=UZ时，积分运算电路的输出电压U0将线性下降；而当UO1=-UZ时，UO将线性上升。2.4.2 工作原理 本方案设计电路含有同向输入滞回比较器，还含有积分运算电路。在电路原理图中滞回比较器的输出电压UO1=+-UZ,它的输入电压是积分回路的输出电压U0。则阈值电压+-UT=+-(R3/R4)UZ积分电路的输入电压是滞回比较器的输出电压UO1，输出电压的表达式为： （2-17）积分电路反向积分，u0随时间的增长线性下降，则使公式变为： （2-18）U0（t1）为UO1产生跃变时的输出电压。电路以上循环产生自激振荡。当积分电路正向积分时间常数远大于方向积分时间常数，或者反向积分时间常数远大于正向积分时间常数，那么输出电压上升和下降的斜率相差很多，就可得到锯齿波。利用二极管的单向导电性使积分电路两个方向上的积分通路不同，就可得以到锯齿波发生电路10。第三章 波形产生电路仿真图3.1正弦波产生电路仿真图3.1.1 由分立元件构成的正弦波振荡电路图3-1由分立元件构成正弦波振荡电路Figure3-1 sine wave oscillation circuit composed of discrete components3.1.2 RC 桥式振荡电路图3-2 RC 桥式振荡电路Figure 3-2 RC oscillatory circuit3.1.3 带稳幅环节的RC 桥式振荡电路图 3-3带稳幅环节的RC桥式振荡电路Figure3-3 RC oscillatory circuit with amplitude-preserving step3.2三角波产生电路仿真图图3-4三角波产生电路仿真图Figure 3-4 simulation diagram for generating triangular wave 3.3矩形波产生电路原理图3.3.1占空比不可调的矩形波产生电路原理图图3-5占空比不可调的矩形波产生电路Figure duty cycle nonadjustsble circuit of rectangular wave3.3.2占空比可调的矩形波发生电路原理图图3-6占空比可调的矩形波产生电路Figure3-6 duty cycle adjustable circuit of rectangular wave3.4锯齿波产生电路原理图图3-7锯齿波产生电路原理图Figure3-7 schematic diagram of sawtooth circuit第四章 波形产生电路调试分析4.1正弦波产生电路的调试分析4.1.1 电容三点式正弦波产生电路调试分析4.1.1.1电容三点式正弦波产生电路元件统计图4-1电容三点式正弦波产生电路元件统计Figure4-1 statistic of components for oscillating circuit of three-point capacitance4.1.1.2电容三点式正弦波产生电路multisim仿真波形图图4-2电容三点式正弦波产生电路multisim仿真波形图Figure4-2 simulation waveform of multisim for oscillating circuit of three-point capacitance4.1.1.3 电容三点式正弦波产生电路元件调试选择电容C1,C2,电感L1等构成电容三点式选频网络，与放大电路构成正反馈环节，利用晶体管本身的非线性作为稳幅环节，创建正弦波振荡电路。反复调整选频网络参数，运行双击示波器图标，可得到正弦波振荡输出波形，但输出波形较差，且频率不稳定。若要提高振荡频率，需减小选频网络的电容电感值，当C1，C2减小到一定程度时，晶体管的极间电容必然影响振荡频率的稳定性。为提高频率稳定性，增加电容C5，由C5,L1决定振荡频率，而C1，C2只起分压作用，可其取值远远大于C5。此时再进行实验仿真，这时输出的正弦波有明显改善。改变电容C3，即可改变振荡频率。此时可得到电路仿真图如上图所示11 。4.1.1.4电容三点式正弦波产生电路仿真结果参数记录在电容三点式正弦波产生电路中：调整标尺上的1,2的位置，可以测定正弦波的频率，在电容三点式正弦波振荡电路的仿真结果中，由仿真图形即下图可知其一个周期的时间为14.620us,可知其振荡频率为68.399khz。在正弦波产生电路中，由连接电路图中加入的示波器，数字频率测试计等，可以测到电路中相应参数的值。在电容三点式正弦波振荡电路中：由测试电路图可知电路的峰峰值为7.54v，周期为14.78us,频率为67.68khz。并可测得电路的均值电压为5.95v。具体仿真仪器测试结果图形如下：图4-3仿真测试结果图Figure4-3 picture of simulation results图4-4 仿真测试结果图Figure4-4 picture of simulation results4.1.2由运放构成的RC桥式正弦波振荡电路调试分析4.1.2.1由运放构成正弦波电路元件统计图4-5由运放构成正弦波电路元件统计Figure4-5 statistic of components for sine-waveform circuit composed of operational amplifiers4.1.2.2由运放构成正弦波电路multisim仿真结果图图4-6由运放构成正弦波电路multisim仿真结果图Figure4-6 picture of simulation results for sine-wave circuit composed of operational amplifiers 4.1.2.3 由运放构成正弦波振荡电路仿真结果参数记录在RC正弦波产生电路中：由标尺1,2之间的时间差为7.115ms，可知其频率为140.548hz。电路中峰峰值为12.71v，周期为6.32ms，频率为158.3hz。电压值为正的时间为3.156ms，为负的时间为3.159ms。上升时间和下降时间均为1.793ms。其测试电路图如下所示：图4-7 运放构成正弦波电路multisim 仿真结果图Figure4-7 picture of simulation results for sine-wave circuit composed of operational amplifiers图4-8 仪器测试图（测试信号为正负值时间）Figure4-8 measurements of instruments (test the time of positive and negative polarities )图4-9仪器测试图（测试信号上升沿与下降沿时间）Figure4-9 measurements of instruments（test the tine of rising and falling edges）4.1.3带稳幅环节RC桥式正弦波振荡电路仿真分析4.1.3.1运放构成的带稳幅环节的RC桥式正弦波振荡电路元件统计图4-10带稳幅环节RC正弦波电路元件统计Figure4-10 statistic of components for RC sine-wave circuit with fixed amplitude4.1.3.2 带稳幅环节的RC正弦波振荡电路仿真波形 图4-11含稳幅环节RC正弦波电路仿真波形 Figure4-11simulation waveform of RC sine-waveform circuit with fixed amplitude4.1.3.3带稳幅环节的RC桥式正弦波振荡电路元件调试带稳幅环节的RC桥式正弦波振荡电路仿真波形在R3支路中增加反并联二极管，利用二极管的电压电流的非线性（电流怎大，动态电阻减小的特性）构成稳幅环节。创建可稳幅的正弦波振荡电路，调整反馈电阻R3，使得2（R3+Rd） 略大于R4，满足起振条件，当起振后，输出幅值逐渐增大，流过R3和二极管的电流也逐渐增大，从而使二极管的动态电阻Rd逐渐减小，最终使得（R3+Rd）=Rt。可得到幅值稳定的正弦波输出。4.1.3.4 RC桥式正弦波振荡电路仿真参数结果记录在带有稳幅环节的RC正弦波振荡电路中：由1,2之间的时间差为10.526ms，可得其振荡频率为95.003hz。峰峰值为14.8v，周期为8.83ms。频率为113.21hz。波形中电压为正的时间为4.42ms，电压为负的时间为4.414ms。波形上升时间为513.792us,下降时间为483.169us。测试波形如下图所示：图4-12 测试波形图Figure4-12graph of test waveform 图4-13 仪器测试图（测试信号为正负值时间）Figure4-13 measurements of instruments (test the time of positive and negative polarities )图4-14仪器测试图（测试信号上升沿与下降沿时间）Figure4-14 measurements of instruments（test the tine of rising and falling edges）4.2三角波产生电路的调试分析4.2.1三角波产生电路元件统计图4-15三角波产生电路元件统计Figure 4-15statistic of components for triangular wave circuit374.2.2 三角波产生电路仿真波形图4-16三角波产生电路仿真波形Figure4-16simulation waveform of triangular wave circuit 4.2.3三角波产生电路的元件调试在方波发生电路中，输出一级积分电路，即可将方波变换为三角波。此时，此时方波发生电路的输入是方波经RC积分后的近似三角波，当后接积分电路后，完全可以由后级输出的三角波代替前面的近似三角波，省去了RC积分电路，为了极性一致的需要，再将滞回比较器改为同向输入，即可创建如上图三角波Multisim仿真实用三角波产生电路。调整参数，运行并双击示波器图标，可得输出三角波，方波的幅值由稳压管D1，D2的稳压值决定，而三角波的幅值则由滞回比较器的阈值电压决定12。调整积分回路R2，C1的积分常数，即可调整输出三角波的频率；调整电位器R5，即可调整滞回比较器的阈值电压，可以调整输出三角波的幅值与一定范围内的频率，调整滞回比较器的稳幅输出D1，D2的值，可调整方波输出幅值，在积分时间常数不变时，可以改变积分时间，从而在一定范围内适当调整输出三角波频率，通过对这些参数的调整，可以研究三角波发生电路影响输出波形频率和幅值的元件参数。4.2.4三角波产生电路仿真参数记录由图中标尺1与2之间的距离可知其周期为7.602ms，可计算得其频率为141.603hz。电路峰峰值为22.24v，周期为8.04ms，周期为124.32hz。电路中的电压为正的部分为4.018ms，电压为负值的部分为4.03ms。波形上升时间为3.046ms，波形下降时间为3.109ms。波形测试图如下所示：图4-17仿真结果Figure4-17simulation results图4-18仪器测试图（测试信号为正负值时间）Figure4-18 measurements of instruments (test the time of positive and negative polarities )图4-19仪器测试图（测试信号上升沿与下降沿时间）Figure4-19measurements of instruments（test the tine of rising and falling edges）4.3矩形波产生电路的调试分析4.3.1占空比不可调的矩形波产生电路调试分析4.3.1.1占空比不可调的矩形波产生电路器件统计图4-20占空比不可调矩形波产生电路元件统计Figure4-20 statistic of components for rectangular wave circuit with fixed duty cycle4.3.1.2占空比不可调的矩形波产生电路仿真波形图4-21电路仿真波形Figure4-21 simulation waveform of the circuit4.3.1.3 占空比不可调的矩形波产生电路元件调试矩形波发生器可通过一个RC积分电路和滞回比较器，来实现。创建矩形波发生电路，如上图所示。其中运放U1和正反馈回路电阻R1，R5构成反相输入滞回的比较器。稳压管D1，D2和限流电阻R4构成输出限幅电路，输出信号经RC积分电路后将电容上的电压信号作为输入信号，经滞回比较器比较后，输出矩形波信号，输出波形如上图所示。输出波形中，通道A（电容C2上的积分波形，即近似三角波）为滞回比较器的输入比较信号，通道B（方波信号）为矩形波输出信号。调整限幅电路限幅电压（及稳压管D1，D2稳压值），即可调整输出信号幅值；调整积分时间常数（即R3或C2），或调整滞回比较器的阈值电压（即电阻R1和R5）即可调整矩形波频率。由于电容C2的充电、放电的时间常数不同，因而矩形波的占空比为50%13 。选择运方时，可以选择虚拟运放，也可以选择实际运放，但要尽量选择开环增益大的实际运放，比如选择3554AM,由于其模型的开环增益有限或模型不完善，所以输出的矩形波形不够理想。在进行仿真时可选择不同的器件进行比较14。4.3.1.4占空比不可调的矩形波产生电路仿真参数记录不可调占空比矩形波产生电路调试结果：由标尺1与2之间的时间差可知其周期约为12.81ms,故此可得其振荡频率为78.064hz。峰峰值为5.37v，周期为11.48ms，频率为87.12hz。电压为正时间为5.749ms，电压为负时间5.728ms，电路波形中上升延时间为22.754us,波形下降沿时间为23,099us。波形测试图如下所示：图4-22仿真结果Figure4-22 simulation results图4-23仪器测试图（测试信号为正负值时间）Figure4-23measurements of instruments (test the time of positive and negative polarities )图4-24仪器测试图（测试信号上升沿与下降沿时间）Figure4-24measurements of instruments（test the tine of rising and falling edges）4.3.2占空比可调的矩形波产生电路调试分析4.3.2.1占空比可调的矩形波产生电路元件统计图4-25占空比可调矩形波产生电路元件统计Figure 4-25statistic of components for rectangle wave circuit with adjustable duty cycle4.3.2.2占空比可调矩形波产生电路仿真波形当电位器示数为0时图4-26仿真波形（电位器示数为0）Figure4-26simulation waveform（ the indicating value of potentiometer is zero ）当电位器示数为50%时，波形调试结果如下图4-27仿真波形（电位器示数为50%时）Figure4-27simulation waveform（the indicating value of potentiometer is half full scale ）当电位器示数为100%时，波形调试结果如下所示图4-28仿真波形（电位器示数为100%）Figure4-28simulation waveform （the indicating value of potentiometer is full scale ）4.3.2.3 可调占空比矩形波产生电路元件调试在RC积分电路中增加充放控制电路，使得充放电时间常数不同，即可得到占空比可调的矩形波发生器电路，如上图所示。调整电位器R3，即可调整矩形波的占空比，其波形如上图所示。4.2.3.4可调占空比矩形波产生电路仿真参数记录可调占空比矩形波调试结果记录：由标尺1与2之间的时间差12.281ms，可得出振荡频率为81.427hz。其波形图如下电路峰峰值为10.67v，周期为14.7ms，频率为68.02hz。波形测试图如下所示：图4-29 仿真结果Figure4-29simulation resu