四种模电波形产生电路设计仿真

1、引言随着计算机技术的发展 ，通过软件对电路进行仿真，帮助学生学习和设计电路，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，从而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

2、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。一、毕业设计的目的和任务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

3、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（一） 毕业设计的目的在具体的模拟波形产生电路仿真设计中，将各个部分的详细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。1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

4、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。2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，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。（二）毕业

5、设计的任务和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。（三） 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

6、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

7、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。 二、各种波形产生电路的工作原理（一）正弦波产生电路的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。本正弦波产生电路采用负反馈振荡器产生正弦波形。1 平衡条件和起振条件 （1）振荡过程：当接通电源时，回路内的各种电扰动信号经选频网络选频后，将其中某一频率的信号反馈到输入端，再经放大，反馈，放大，反馈的循环，该信号的幅度不断增大，振荡由小到大建立起来，

8、随着信号信号振幅的的增大，放大器进入非线性状态，增益下降。当反馈电压正好等于输入电压时，振荡幅度不再增大进入平衡状态。（2）起振条件：为了振荡起来必须满足的条件，由荡建立的过程可以知道，为了是振荡器能够起振，起初反馈电压与输入电压需要通相，在幅值上反馈电压应大于输入电压。及起振条件：（3）平衡条件：为了维持等幅振荡所需满足的条件。振幅平衡条件: 相位平衡条件：。2 稳定条件 振荡器工作时要处于稳定平衡状态，既要振幅稳定，又要相位稳定。振幅稳定条件：AF与Ui的变化方向相反，相位稳定条件：相位与频率的变化方向相反。 3 设计步骤：（1）选定电路形式。选择电容反馈式改进型VC振荡器克拉泼振荡器。下

9、图是克拉泼振荡器的交流等效电路图，它是有电感L与电容C3的串联电路构成，且C3<<C1，C2.此回路的电容C只要由C3决定因为C1,C2和并联对电路总电容的影响很小，所以电路的振荡叫频率为： 反馈系数F= 振荡器频率取32MHZ,则C3电容去50PF,电感L1取500NH.(2)选管子：因为要求振荡器的频率为30MHZ，且通常为了稳频，选ft>(310uf),2N222A型的NPN管，其中ft为250MHZ,所以选择2N222型三极管。（3）确定反馈系数：为了保证振荡器有一定的稳定振幅及容易起振，应选择YFRlF=35反馈系数范围为：0.1到0.5，此振荡器的反馈系数取0.4

10、，因为振荡器C3电容取50PF，要使C3C1，C2，所以C1=400PF, C2=1000PF。（4）直流偏置：去直流电源电压为12V，集电极电流为1到4毫安。（5）振荡器辅助电路:电路采用电压偏置，所以需要偏置电容，还需要旁路电容和隔直电容。避免高频信号旁路，且为晶体管集电极构成直流回路，所以要在集电极上加上一个扼流圈。(二)三角波产生电路的工作原理1 美国消费结构的对比2国外家庭消费结构给我们的启示和借鉴美国消费结构层次高，相对较为合理，代表了当代家庭消费结构变化发展的方向和走势。虽然我们不可能照搬，但有些经验可以借鉴，使我们受到启示。（1） 收入水平是影响和制约家庭消费结构的直接因素不同

11、收入水平具有不同消费水平，也必然形成不同的家庭消费结构，这是国际普遍规律。随着收入水平提高，美国食品消费比重逐渐降低，居住消费比重逐渐提高，衣着消费比重大大低于10%，交通通讯、医疗保健、娱乐文教消费比重总的来说也呈上升趋势。因此增加收入是改善消费结构提高人民生活水平的直接驱动力。（2） 经济发展水平是家庭消费结构改变的物质基础经济发展水平高的国家消费质量消费层次提高快，家庭消费结构改善快；反之经济发展水平低的国家消费质量差消费水平低。所以不同经济展水平会产生不同的消费水平，从而产生不同的家庭消费结构。美国等发达国家之所以家庭消费结构日趋完善和合理最根本原因就是这些国家经济发达。所以在目前情况

12、下要不断提高我国人民生活水平，使消费结构向更合理的方向发展，根本出路就是大力发展社会主义市场经济。（3）享受资料和发展资料占有多少是判断家庭消费结构改善的重要标准享受资料和发展资料比重的提高主要取决于家庭消费结构中文化含量的提高，取决于消费文明程度的提高。美国恩格尔系数较低，文化教育消费支出比重较高，反映了消费层次和质量的提高、家庭消费结构的完善，所以从文化的高度来审视消费生活来引导和改善家庭消费结构，才能使生活水平不断提高。（4）适应经济发展水平正确引导消费是促进消费结构改善的必要措施在适应经济发展水平和民族消费特点的情况下，通过提倡科学消费方式引导人们消费，可以使其向着有利于居民身心健康，

13、有利于社会的方向发展，在这方面国际上有许多经验教训，像日本及亚洲四小龙，在经济高速发展时期采取高储蓄和适度消费的政策值得我们借鉴。而日本历来重视教育，这方面的消费支出长期以来高达10%以上，远远超出世界平均水平，有利于造就高素质劳动者，是其经济高速发展必不可少的因素。因此为适应今后发展，中国应采取适度消费政策，加大教育投入才能有利于21世纪经济腾飞。(三)矩形波产生电路的工作原理(四)锯齿波产生电路的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方向积分时间常数，或者反向积分的时间常数远大于正向积分

14、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。1 电路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u01=-uz时，u0将线性上升。2.工作原理本方案设计电路（A）为同向输入滞回比较器，电路（B）为积分运算电路。图中滞回比较器的输出电压u01=+-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。积分电路的电路

15、的输入电压是滞回比较器的输出电压u01，输出电压的表达式为u0=-1/(1/R2+1/R5)*Uz(t1-t0)+u0(t0)。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u0=1/(1/R2+1/R5)*Uz(t2-t1)+u0(t1)。U0（t1）为u01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。如图(B）、(C)所示。三、波形产生电路仿真图（一）正弦波产生电路仿真图（二）三角波产生电路仿真图（