CAD第三次作业

基于Multisim 的方波、三角波发生器的设计与仿真

学    院：电子信息工程学院

年    级：2008级

专    业：自动化

姓    名：包明明

学    号：00718085 

完成日期：2010年5月30日

方波、三角波发生器的设计与仿真

一.实验目的

1.学习方波、三角波发生器的设计方法。

2.学会用multisim10对设计的波形发生器进行仿真与分析。

二.实验原理

（1）.

图1

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地相互转换，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。

矩形波发生电路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。

图2

将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。

方波幅值Uom=±Uz

方波震荡周期T=2R3C2ln(1+2R1/R2)

其振荡频率为f=1/T

三角波幅值Uos=±Ut

三.仿真内容

对图1所示电路进行瞬态分析，仿真结果如下：

图3

由上图知：方波幅值=±3.162   三角波幅值=±10.9

当方波发生电路的输出电压uo1=+Uz时，积分运算电路的输出电压uo2将线性下降；而当uo1=-Uz时，uo2将线性上升。

用示波器查看输出Io1、Io2的波形，如图4所示：

图4

从示波器上看出电路的振荡周期为1.4ms

方波震荡周期理论值为T=2R3C2ln(1+2R1/R2)≈1.39ms

（2）.由于图1所示电路中存在RC电路和积分电路两个延迟环节，在实用电路中，将他们”合二为一”，即去掉方波发生电路中的RC回路，使积分运算电路即作为延迟环节，又作为方波变三角波电路。滞回比较器改为同相输入。原理图如图5所示：

方波幅值Uom=±Uz

方波震荡周期T=2R3C2ln(1+2R1/R2)

三角波幅值Uos=±Ut（其中Ut=（R1÷R2）Uz）

三角波振荡周期T=4R1R5C/R2  其振荡频率f= R2/4R1R5C

由上图知：方波幅值=±3.2  三角波幅值=±1.6。此测量值与理论值相符。

从示波器上看出电路的振荡周期为1.8ms

三角波振荡周期理论值T=4R1R5C/R2≈1.8ms

调整电压比较器的电路参数R1和R2可以改变uc（电容c2两端的电压，即集成运放反响输入端点位un）的幅值，即改变三角波的幅值。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。而要调整方波的振幅，则要换稳压管以改变Uz，此时Uc的幅值也将随之变化。

R1改为20k后的瞬态分析结果如下图所示：

三角波幅值等于方波幅值（符合理论值Ut=（R1÷R2）Uz）

对电路进行温度扫描，扫描结果如下图所示：

对Io2的温度扫描

 对Io1的温度扫描

环境温度-10、30度时失真最大。

对电路进行灵敏度分析，分析结果如下图所示：

又上分析知R1对输出Io2（方波）的影响比较大，因为R1是限流电阻，它的大小直接影响方波幅值的大小。

四．总结

通过本次试验加深了我对方波三角波发生器的工作原理的理解，学会了用本仿真软件对波形发生器的基本分析方法和在分析仿真过程中的注意事项。

参考书目：

【1】黄志玮.《基于 NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析》. 电子工业出版社.  

【2】童诗白，华成英。《模拟电子技术基础》北京：高等教育出版社.2001

【3】郑步生，吴渭．Multisim 2001电路设计及仿真入门与应用[M]．北京：电子工业出版社，2002．2下载本文