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1、CAD 第三次作业基于 Multisim 的方波、三角波发生器的设计与仿真学 院：电子信息工程学院年 级：2008 级专 业：自动化姓 名：包明明学 号：00718085 完成日期：2010 年 5 月 30 日方波、三角波发生器的设计与仿真一.实验目的1.学习方波、三角波发生器的设计方法。2.学会用 multisim10 对设计的波形发生器进行仿真与分析。二.实验原理（1）.图 1因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性
2、变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。矩形波发生电路由反相输入的滞回比较器和 RC 电路组成。RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过 RC 充、放电实现输出状态的自动转换。电压传输特性如图所示。图 2将方波电压作为积分运算电路的输入，在其输出就得到三角波电压。方波幅值 Uom=Uz方波震荡周期 T=2R3C2ln(1+2R1/R2)其振荡频率为 f=1/T三角波幅值 Uos=Ut三.仿真内容对图 1 所示电路进行瞬态分析，仿真结果如下：图 3由上图知：方波幅值=3.162 三角波幅值= 10.9当方波发生电路的输出电压 uo1=+Uz 时，积分运算电路的输出电压 uo2
3、 将线性下降；而当 uo1=-Uz 时，uo2 将线性上升。用示波器查看输出 Io1、Io2 的波形，如图 4 所示：图 4从示波器上看出电路的振荡周期为 1.4ms方波震荡周期理论值为 T=2R3C2ln(1+2R1/R2)1.39ms（2）.由于图 1 所示电路中存在 RC 电路和积分电路两个延迟环节，在实用电路中，将他们” 合二为一” ，即去掉方波发生电路中的 RC 回路，使积分运算电路即作为延迟环节，又作为方波变三角波电路。滞回比较器改为同相输入。原理图如图 5 所示：方波幅值 Uom=Uz方波震荡周期 T=2R3C2ln(1+2R1/R2)三角波幅值 Uos=Ut（其中 Ut=（R1
4、 R2）Uz ）三角波振荡周期 T=4R1R5C/R2 其振荡频率 f= R2/4R1R5C由上图知：方波幅值=3.2 三角波幅值= 1.6。此测量值与理论值相符。从示波器上看出电路的振荡周期为 1.8ms三角波振荡周期理论值 T=4R1R5C/R21.8ms调整电压比较器的电路参数 R1 和 R2 可以改变 uc（电容 c2 两端的电压，即集成运放反响输入端点位 un）的幅值，即改变三角波的幅值。调整电阻R1、R2、R3 和电容 C 的数值可以改变电路的振荡频率。而要调整方波的振幅，则要换稳压管以改变 Uz，此时 Uc 的幅值也将随之变化。R1 改为 20k 后的瞬态分析结果如下图所示：三角
5、波幅值等于方波幅值（符合理论值 Ut=（R1R2）Uz）对电路进行温度扫描，扫描结果如下图所示：对 Io2 的温度扫描对 Io1 的温度扫描环境温度-10 、30 度时失真最大。对电路进行灵敏度分析，分析结果如下图所示：又上分析知 R1 对输出 Io2（方波）的影响比较大，因为 R1 是限流电阻，它的大小直接影响方波幅值的大小。四总结通过本次试验加深了我对方波三角波发生器的工作原理的理解，学会了用本仿真软件对波形发生器的基本分析方法和在分析仿真过程中的注意事项。参考书目：【1】黄志玮.基于 NI Multisim 的电子电路计算机仿真设计与分析. 电子工业出版社. 【2】童诗白，华成英。模拟电子技术基础北京：高等教育出版社.2001【3】郑步生，吴渭Multisim 2001 电路设计及仿真入门与应用M北京：电子工业出版社，20022
