三角波发生器与RC串并联网络振荡电路模板

第一部分

模拟电子课程设计

目录

1.课程设计目标和作用...........................................................................31.1目标:..............................................................................................31.2作用:..............................................................................................32 设计任务、及所用multisim软件环境介绍......................................32.1设计任务........................................................................................32.2软硬件环境介绍............................................................................33电路模型建立.........................................................................................44.理论分析及计算.....................................................................................54.1三角波发生电路...........................................................................54.2 RC串并联网络振荡电路..............................................................65.仿真结果分析.........................................................................................76.设计总结和体会...................................................................................87参考文件.................................................................................................9

1.课程设计目标和作用

1.1目标
1.掌握multisim软件应用及设计方法和多种元器件作用及参数调整方法。

2.能正确了解三角波发生电路电路组成、工作原理、 和关键参数估算方法。

3.掌握RC串并联网络振荡电路组成,工作原理、振荡频率、起振条件和电路特点。

1.2作用
1.能够愈加熟练应用软件对电路进行仿真设计和分析仿真结果。

2.能够加强自己动手设计电路能力和增强对模拟电子设计爱好

2设计任务、及所用multisim软件环境介绍

2.1设计任务

1.利用multisim软件建立电路模型对RC串并联网络电路和三角波发生电路进行仿真设计。

2.对电路进行分析和理论计算并对仿真结果进行分析。

2.2软硬件环境介绍

硬件环境:计算机一台

图1 软件界面

3电路模型建立

VEE

VEE

XSC1

-15V	-15V	C1	A	_	B	_	Ext Trig +
							_
			+		+

0.15uF

2	4			U1	R3	R4	2	4			U2
				6
3	7	1	5	741	1kΩ	10kΩ	3	7	1	5	6
					R2
											741
R1	VCC				7.5kΩ	D1	R5	VCC
							10kΩ
						5.3 V
12kΩ	15V					D2		15V
						5.3 V

图2 三角波发生电路

说明:由U1组成滞回比较器和U2组成积分电路组成三角波发生电路

R1	RF	VEE	U1	+	A	_	XSC1		Ext Trig
	10kΩ	-15V
3kΩ
	Rw
C1	2kΩ Key=A 62%	4					B
									+
									_
0.025uF
							+	_

2

6

3

VCC

15V

图3 RC串并联网络振荡电路

4.理论分析及计算

4.1三角波发生电路

1.因为对矩形波进行积分,能够得到线性度比很好三角波。所以,将滞回比较器和积分电

路合适连接起来,即可组成图3.1所表示三角波发生电路,途中U1组成滞回比较器,U2组

成积分电路。滞回比较器输出加在积分电路反相输入端进行积分,而积分电路输出又接

到滞回比较器同相输入端,控制滞回比较器输出端状态发生跳变。

2.假设t=0时积分电容上初始电压为零儿,滞回比较器输出端为高电平,Uo1=+Uz。因集

成运放U1同相输入端电压U+同时和Uo和Uo1相关,依据叠加定理可得

U+ =

R 1

U



R

2

Uo

（4.1.b）

R 1



R

2

01

R 1



R

2

此时Uo=0,而Uo1=+Uz,故U+也为高电平。而当Uo1=+Uz时,经反向积分,输出电压Uo将

随时间往负方向线性增加,则U+将随之逐步减小,当减小至U+= U- = 0 时,滞回比较器输

出端将发生跳变,使Uo1由+Uz变为-Uz,此时U+也将跳变成一个负值。当Uo1=-Uz时,

积分电路输出电压Uo将伴随时间往正方向线性增加,U+随之逐步增大,当增大至U+= U-

=0 时,滞回比较器输出端再次发生跳变,Uo1 由-Uz跳变为+Uz。以后反复上述过程于是

积分电路输出电压Uo便形成周期性三角波。

3.设三角波最大值为Uom,将条件Uo1=-Uz, U+=0和Uo=U0m代入式（4.1.b）,得到

0=

R 1

Uz

)



R

2

Uom

R 1



R

2

R 1



R

2

能够接三角波输出幅度为

Uom		R 1		Uz		12	kohm		5 . 3 v	=8.48 V
		R	2			7 . 5 kohm

又因为

T

	1				2 	(	Uz		) dt		2 Uom
	R	4	C		0
	Uz					T			2 Uom
	R		4	C		2

所以三角波振荡周期为

T		4	R	4	CUom		4	R 1	R	4	c		4	*	12	*	10	3	*	10	*	10	3	*	0 . 15	*	10	6	=9.6 ms
				Uz				R	2										7 . 5		*	10	3

4.2RC串并联网络振荡电路

图3.2示出了一个RC串并联网络振荡电路,为判定电路是否满足产生振荡相位平衡条



件,可假设在集成运放同相输入端将电路断开,并加上输入电压Ui。因为输入电压加在

同相输入端,故集成运放输出电压和输入电压同相,即A=0。又f f0时,RC串并联网络

电路相位移F 0,

所以在f f0时,AF0, 电路满足相位平衡条件。不过对于其它任何频率,电路均

不满足相位平衡条件。由此可知,电路振荡频率为

幅度超出放大电路线性放大范围而进入非线性区,这时候,输出波形将产生显著失真。

所以说,当减小Rw值至一定值时电路将不能振荡。增大Rw值至一定值,电路能够振

荡,且输出波形很好,若继续增大Rw,当其太大时,输出波形就产生严重失真。

5.仿真结果分析

1将图3.1所表示三角波发生电路在multisim环境下运行即可得到以下输出波形:

图4 三件波发生电路波形图

2 将图3.2所表示RC串并联网络振荡电路在multisim环境下运行,并不停调整电位器

Rw大小可得:

当Rw值小于60%时候,即Rw小于1.2Kohm时候,不满足幅度平衡条件,将不能产生振荡。

当Rw值大于60%,即Rw大于1.2Kohm时,将能产生很好正弦波形,波形图5.2所表示:

图5输出正常波形

当Rw继续增大时,产生波形将严重失真,输出波形图5.3所表示:

图6输出波形严重失真

6.设计总结和体会

总结:
6.1经过对三角波发生电路模拟仿真设计,知道非正弦波发生电路,比如矩形波发生电路能够由滞回比较器和一个RC充放电回路组成,而稳压管和一个电阻能够起到一个钳位作用

将滞回比较器输出电压限制在稳压管稳定电压值上。而且经过三角波发生电路模拟仿真,知道用一个集成运放和一个电容能够组成一个积分电路,而且,对矩形波积分能够得到三角形波。

6.2经过对RC串并联网络振荡电路模拟仿真,我们知道RC串并联网络是一个选频网络,而且必需在相位平衡条件和幅度平衡条件同时满足情况下才能起振,此时电路振荡频率为

和R3,能够调整集成运放放大倍数,从而使振荡电路产生比较稳定而失真较小波形。

体会:
经过此次课程设计,能够愈加熟悉利用multisim软件元件库和各元件作用,而且能愈加好对电路进行仿真。加深了对非正弦波电路产生原理了解和电路中各部分作用和对RC串并联网络振荡电路产生正弦波条件把握和多种参数对输出波形影响。

7参考文件

杨素行主编《模拟电子技术基础简明教程》第三版,第九章第二节RC正弦波振荡电路（参书本358页）
杨素行主编《模拟电子技术基础简明教程》第三版,第九章第五节非正弦波发生电路（参书本374页）
杨素行主编《模拟电子技术基础简明教程》第三版,第九章波形发生电路multisim仿真实例（参书本377页）