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MultiSIM 模拟电路仿真——各种波形发生器研究
来源:Mouser  时间:2014-12-31
一、实验目的:

1. 进一步学习使用 multisim 仿真软件。

2. 理解各种波形发生器的原理,并通过改变参数对影响因素作较为深入分析。

二、实验内容:

1.正弦波信号发生器的研究

原理分析:

(1) 产生自激振荡条件

F(w)A(w)=1

对于该问题,

时,即时,产生自激震荡

 

(2) 公式推导

若 C1=C2=0.1 uf, R3=R4=0.5kΩ ,则输出正弦波频率

(3) 电路图

可利用电源开关断开闭合起振。

 实验结果

a.若令 R3=R4=1 kΩ ,C1=C2=0.1uf(或是 R3=R4=0.5 kΩ ,C1=C2=0.25uf),则仿真结果如下图,周期为原来的 2 倍。

b.若令 R3=R4=0.25 kΩ ,C1=C2=0.1 uf(或是 R3=R4=0.5 kΩ ,C1=C2=0.05 uf),则仿真结果如下图,周期变为原来一半。

2.方波信号发生器的研究

原理分析:

(1)设 U1m 为比较器高电平输出值 U1m=Uom+U0=3.5V(器件默认值)

设 U2m 为比较器低电平输出值 U2m=-Uom+Uo =0.23V(器件默认值)

设 uo = U 1 m , 则:u+=U +H ,此时,输出给 C 充电, uc↑ ,设 uC 初始值 uC(0+)= 0

在uc < U+H 时,u- < u+ , uo 保持+U1m 不变。

只要 uc > U+H , 就有 u- > u+ ,uo 立即由 U1m 变成 U2m

当 uo = U2m 时,u+=U+L, 此时,C 经输出端放电,再反向充电。 uc 达到 U+L 时,uo 上翻,

当 uo 重新回到 U1m 以后,电路又进入另一个周期性的变化。

(2)周期的计算:

 

 

利用相似的方法可解得

(3)电路图

电路由下行迟滞比较器与 RC 充放电回路组成。

实验结果

改变参数 a 的值可使 T1,T2,发生变化,但总周期 T 不变

a、 增大 a,仿真结果如下

b、 减小 a,仿真结果如下

3. 三角波信号发生器的研究

下图通过方波发生器与反相积分器组合而成。由于软件元件默认值的影响,使用一些器

件对电路进行调整,使得输出标准:如前所述,比较器高电平输出值 U1m=Uom+U0=3.5V(器

件默认值),比较器低电平输出值 U2m=-Uom+U0=3.5V(器件默认值),可得 Uom=1.635V,

U0 =1.865V。为得到三角波,用 V1 低偿 Uo 得到 Uo1

电路图:

实验结果:

 

改变参数:

因为 T1∝ R6, T2∝ R1,所以

若对电路图中参数稍加改变,可得到锯齿波信号发生器(R6 由 10kΩ -10Ω ,则 T1<<T2 ),如下图。

实验结果:

三、实验小结:

1、在上学期初步接触 multisim 的基础上进一步学习使用了仿真软件,更为深刻的体验到仿真技术在科学实验中的应用。

2、由于仿真实验可以较为容易的修改参数而无需更改电路,因而用于观察参数对结果的影响,十分方便。

3、本次实验耗时较长,主要原因是对软件使用不熟悉。比如比较器输出高低电平就不是我们课上所学的大小相等,符号相反,且不能修改,这给电路的设计和原理的推倒带来很多麻烦。

4、在选择元件上,对实际型号及规格参数不了解,看不懂 instrument(component)detail report,即使一些可以修改参数的元件,也不敢应需要修改,这给实验的进展带来不便。