基于Multisim 10的矩形波信号发生器仿真与实现

时间:2011-01-25来源:网络


通过参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)中的瞬态分析(Transient Analysis)选择电阻R7为扫描元件,设置取样电阻值由O至最大值时,矩形波输出电压幅值在0~10.45 V之间连续可调,如图5所示。


在图2电路输出端并联一只200 Ω负载电阻,测得电路的输出阻抗为144 Ω,同理测出未接入幅值调节电路时的输出阻抗为968 Ω。可见,幅值调节电路提高了矩形波信号发生器的带负载能力。

3 应用电路测试
选用LF353P双集成运放(±12 V双电源供电),选用1N4001二极管、HZ5C2双向稳压管,对图2所示矩形波信号发生器进行应用电路实测分析,调节电位器R5、R6及R7,通过示波器观测应用电路的输出波形分别如图6、图7所示。


由图6、图7测得矩形波发生器应用电路的输出波形参数如下:频率调节范围为1.72~23.8 kHz,作为方波信号源时频率调节范围为2.6~23.8 kHz;占空比调节范围为11.4%~94%;电压幅值调节范围为0~10.5 V;电路的输出阻抗为224 Ω。未接入幅值调节电路时的输出阻抗为l 042 Ω。所测参数与Multisim 10仿真分析结果基本接近。
本文亦对电容C2分别取100 nF和1μF时的应用电路进行了测试,综合测试结果分析可知:图2矩形波发生器相邻两挡频率的可调范围互相覆盖,输出信号的频率在16 Hz~23.8 kHz之间连续可调,电路实现了多频段的控制。

4 理论参数分析
通过对矩形波信号发生器进行理论分析,可知电路理论参数如下:矩形波输出信号频率调节范围为1.92~30.2 kHz,作为方波信号源使用时频率可调范围为2.9~30.2 kHz,占空比调节范围为8.9%~95%,电压幅值调节范围为0~10 V,理论参数与Multisim 10仿真分析及应用电路测试结果略有不同,主要是由于电路中二极管的动态电阻以及稳压二极管的正向导通电压引起的误差。

5 结束语
本文在电路设计过程中,先后选用了μA741和LF353P两种运放电路。通过仿真分析和应用电路测试比较后发现,采用具有高转换速率的LF353P矩形波发生器输出波形的上升沿(下降沿)更为陡直,波形更为稳定。
本文设计的矩形波信号发生器的频率调节范围可达到16 Hz~23.8 kHz(三频段控制),占空比调节范围可达到11.4%~94%,电压幅值在0~1O.5V之间连续可调,同时可作为方波信号源使用,为三角波、锯齿波、阶梯波等其他非正弦波信号产生电路的研究工作提供了条件。 Multisim 10仿真分析和应用电路测试结果表明:该电路能产生较理想的可控矩形波信号,具有低失真、简单实用、调试方便、性能稳定的优点,各项性能指标均达到了设计要求。

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关键词: Multisim 矩形波 仿真 信号发生器

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