RC串并联网络振荡电路和锯齿波发生电路通信电子电信技术_通信电子-电子设计.pdf
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1、1.模拟电子设计部分 1.1 课程设计的目的与作用 1.1.1 目的 1.掌握 multisim 软件的应用及设计方法和各种元器件的作用及参 数调整方法。2.能正确理解锯齿波发生电路的电路组成、工作原理、和主要参数 的估算方法。3.掌握 RC串并联网络振荡电路的组成,工作原理、振荡频率、起 振条件以及电路的特点。1.1.2 作用 1.能够更加熟练的应用软件对电路进行仿真设计以及分析仿真结果。2.能够加强自己动手设计电路的能力以及增强对模拟电子设计的兴 趣。1.2 设计任务、及所用 Multisim 软件环境介绍 1.2.1 设计任务 1.利用 multisim 软件建立电路模型对 RC串并联网
2、络震荡电路和锯 齿波发生电路的进行仿真设计。2.对电路进行分析和理论计算并对仿真结果进行分析。1.2.2Multisim 软件环境介绍 Multisim 是加拿大 IIT 公司推出的基于 Windows 的电路仿真软件,适用于板级的模拟数字电路版的设计工作。它包含了电路原理图的 图形输入,电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。由于采用交互式界面,比较直观,操作方便,具有丰富的元器件库 和品种繁多的虚拟仪器,以及强大的分析功能等特点,因而得到了 广泛的应用。Multisim 是 Interactive Image Technologies(Electronics Workbench)
3、公司推出的以 Windows为基础的仿真工具,适用于板级 的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。为适应不 同的应用场合,Multisim 推出了许多版本,用户可以根据自己的需 要加以选择。在本课程中将以教育版为演示软件,结合教学的实际 需要,简要地介绍该软件的概况和使用方法,并在“实验讲授”中 给出若干个应用实例,其对应 msn文件见“实验仿真文件”。Multisim 是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以 Windows 为基 础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含 了电路原理图的图形输入、电路硬件
4、描述语言输入方式,具有丰富 的仿真分析能力。工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图,并对电路 进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容,这样工程师无 需懂得深入的SPICE 技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的 设计,这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术,PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获 与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。正确理解锯齿波发生电路的电路组成工作原理和主要参数的估算方法掌握串并联网络振荡电路的组成工作原理振荡频率起振条件以及电路的特点作用能够更加熟练的应用软件对
5、电路进行仿真设计以及分析仿真结果能够加强自己动手串并联网络震荡电路和锯齿波发生电路的进行仿真设计对电路进行分析和理论计算并对仿真结果进行分析软件环境介绍是加拿大公司推出的基于的电路仿真软件适用于板级的模拟数字电路版的设计工作它包含了电路原理图的图形输库和品种繁多的虚拟仪器以及强大的分析功能等特点因而得到了广泛的应用是公司推出的以为基础的仿真工具适用于板级的模拟数字电路板的设计工作它包含了电路原理图的图形输入电路硬件描述语言输入方式具有丰富的仿真分析软件以图形界面为主,采用菜单、工具栏和热键相结合的方式,具有一般Windows应用软件的界面风格,用户可以根据自己的习惯 和熟悉程度自如使用。一、M
6、ultisim 的主窗界面。启动 Multisim 2001后,将出现如图 1 所示的界面。界面由多个区域构成:菜单 栏,各种工具栏,电路输入窗口,状态条,列表框等。通过对各部 分的操作可以实现电路图的输入、编辑,并根据需要对电路进行相 应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内 容。二、菜单栏位于界面的上方,通过菜单可以对 Multisim 的所 有功能进行操作。不难看出菜单中有一些与大多数 Win dows平台上 的应用软件一致的功能选项,如 File,Edit,View,Options,Help。此外,还有一些 EDA 软件专用的选项,如 Place,Simulation
7、,Transfer 以及 Tool 等。1.3.RC串并联网络震荡电路 1.3.1 电路模型的建立 1.3.1.1 电路组成 图_01是 RC桥式振荡电路的原理电路,这个电路由两部分组成,即放大电路 匚和选频网络 宀。选频网络(即反馈网络)的选频特 性已知,在=2处,RC串并联反馈网络的,匸|,根 据振荡平衡条件 if和-+,可知放大电路的输出与输入 之间的相位关系应是同相,放大电路的电压增益不能小于 3,即用 正确理解锯齿波发生电路的电路组成工作原理和主要参数的估算方法掌握串并联网络振荡电路的组成工作原理振荡频率起振条件以及电路的特点作用能够更加熟练的应用软件对电路进行仿真设计以及分析仿真结
8、果能够加强自己动手串并联网络震荡电路和锯齿波发生电路的进行仿真设计对电路进行分析和理论计算并对仿真结果进行分析软件环境介绍是加拿大公司推出的基于的电路仿真软件适用于板级的模拟数字电路版的设计工作它包含了电路原理图的图形输库和品种繁多的虚拟仪器以及强大的分析功能等特点因而得到了广泛的应用是公司推出的以为基础的仿真工具适用于板级的模拟数字电路板的设计工作它包含了电路原理图的图形输入电路硬件描述语言输入方式具有丰富的仿真分析一 人=1”空 增益为 3(起振时,为使振荡电路能自行建立振荡,应大 于 3)的同相比例放大电路即可。根据这个原理组成的电路如图 _01 所示,由于Zi、Z2和R、R正好形成一个
9、四臂电桥,电桥的对角线 顶点接到放大电路的两个输入端,因此这种振荡电路常称为 RC桥式 振荡电路。1.3.1.2 振荡的建立与稳定 由图_01可知,在曲三吨1心 0 时,经 RC反馈网络传输到运放 同相端的电压丄与同相,即 有二|和亠。这样 放大电路和由乙、乙组成的反馈 网络刚好形成正反馈系统,可 以满足相位平衡条件,因而有可能振荡 所谓建立振荡,就是要使电路自激,从而产生持续的振荡。由于电 路中存在噪声,它的频谱分布很广,其中一定包括有 这 样一个频率成分。这种微弱的信号,经过放大器和正反馈网络形成 闭环。由于放大电路的“开始时略大于 3,反馈系数i,因 而使输出幅度愈来愈大,最后受电路中非
10、线性元件的限制,使振荡 幅度自动地稳定下来,此时 一,达到 和 1 振幅平衡条件。1.3.2 理论分析及其计算 选频网豁 图_01 RC桥式振荡电路 正确理解锯齿波发生电路的电路组成工作原理和主要参数的估算方法掌握串并联网络振荡电路的组成工作原理振荡频率起振条件以及电路的特点作用能够更加熟练的应用软件对电路进行仿真设计以及分析仿真结果能够加强自己动手串并联网络震荡电路和锯齿波发生电路的进行仿真设计对电路进行分析和理论计算并对仿真结果进行分析软件环境介绍是加拿大公司推出的基于的电路仿真软件适用于板级的模拟数字电路版的设计工作它包含了电路原理图的图形输库和品种繁多的虚拟仪器以及强大的分析功能等特点
11、因而得到了广泛的应用是公司推出的以为基础的仿真工具适用于板级的模拟数字电路板的设计工作它包含了电路原理图的图形输入电路硬件描述语言输入方式具有丰富的仿真分析 1临 r%C匸+=热 -7 图 01a 贮 Jz:H5,1.321 定性分析 RC串并联网络如图_01a所示。为了讨论方便,假定输入电压 是 正弦波信号电压,其频率可变,而幅值保持恒定。如频率足够低时,丄&叭,弧,此时,选频网络可近似地用图 XX_01b 所示 I 的 RC高通电路表示。随着 w的下降,输出电压“将减小,输出电 压丄超前于输入电压 J的相位角jf也就愈大。但超前角jf的最大 值小于 90。iv Sale:200 mV/Ti
12、iv Me;5 何 Edge;田壬 1|B Ext 1 X pos,(tiv3:0 Yposf(piv):0 Y P0S.(pfY):0 Level;0 V 区;T Add|3/AJ|AJLI 回回因 jingle formal Autio|None 正确理解锯齿波发生电路的电路组成工作原理和主要参数的估算方法掌握串并联网络振荡电路的组成工作原理振荡频率起振条件以及电路的特点作用能够更加熟练的应用软件对电路进行仿真设计以及分析仿真结果能够加强自己动手串并联网络震荡电路和锯齿波发生电路的进行仿真设计对电路进行分析和理论计算并对仿真结果进行分析软件环境介绍是加拿大公司推出的基于的电路仿真软件适用于
13、板级的模拟数字电路版的设计工作它包含了电路原理图的图形输库和品种繁多的虚拟仪器以及强大的分析功能等特点因而得到了广泛的应用是公司推出的以为基础的仿真工具适用于板级的模拟数字电路板的设计工作它包含了电路原理图的图形输入电路硬件描述语言输入方式具有丰富的仿真分析口 as 2 S r;-TL Time Q.QOO g 0.000 s a.ooo s Timebase Scale;200 us/tv 0.000 V Save Ejct triaoier Channel A Channel R rjgger Scale;10 Scale;5 vpiv Edye;匡七叵邑画 Ypcis.(piv);0 Y
14、 pos.(Drv):0 Level;0 叵工叵J 3 Hl T|5cn i Single Norrnal Auto|None 1-1-RF p iVX f I.I.3 】L FL F ICrGV VEE(2)若继续增大 Rw当 RW 得值太大时,输出波形将产生严重失真,如下图所示:VGG =pC2 R2 R3 illcKQpe-XSC1 正确理解锯齿波发生电路的电路组成工作原理和主要参数的估算方法掌握串并联网络振荡电路的组成工作原理振荡频率起振条件以及电路的特点作用能够更加熟练的应用软件对电路进行仿真设计以及分析仿真结果能够加强自己动手串并联网络震荡电路和锯齿波发生电路的进行仿真设计对电路进
15、行分析和理论计算并对仿真结果进行分析软件环境介绍是加拿大公司推出的基于的电路仿真软件适用于板级的模拟数字电路版的设计工作它包含了电路原理图的图形输库和品种繁多的虚拟仪器以及强大的分析功能等特点因而得到了广泛的应用是公司推出的以为基础的仿真工具适用于板级的模拟数字电路板的设计工作它包含了电路原理图的图形输入电路硬件描述语言输入方式具有丰富的仿真分析o JLJL锯齿波 N 滞回比较器 14锯齿波发生电路 1.4.1 电路模型的建立 1.4.1.1 设计框图 积分电路 1.4.1.2 设计原理结构说明(1)滞回比较器 滞回比较器具有电路简单、灵敏度高等优点。在比较电路当中,如果输入电压受到干扰或噪声
16、的影响,在门限电平上下波动,则输 出电压将在高、低两个电平之间反复地跳变,如在控制系统中发生 这种情况,将对执行机构产生不利的影响。滞回比较器则克服了单 限比较器的这种缺陷。滞回比较器又名施密特触发器,其电路如图 2 所示。图 2 滞回比较器电路原理图矩形波 充放电控制电 路 Ra J-V-A VDZ 正确理解锯齿波发生电路的电路组成工作原理和主要参数的估算方法掌握串并联网络振荡电路的组成工作原理振荡频率起振条件以及电路的特点作用能够更加熟练的应用软件对电路进行仿真设计以及分析仿真结果能够加强自己动手串并联网络震荡电路和锯齿波发生电路的进行仿真设计对电路进行分析和理论计算并对仿真结果进行分析软
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