基于Multisim的非正弦波信号发生器设计与仿真.docx

基于Multisim的非正弦波信号发生器设计与仿真张爱英+毛战华摘要：在电子电路中，矩形波、三角波、锯齿波统称为非正弦波，所设计的非正弦波信号发生器以矩形波发生电路为基础，在其输出端加积分运算电路及相应的辅助电路产生三角波或锯齿波信号，辅以外围电路设计，实现信号频率、幅值、占空比调节。在Multisim10开发环境中搭建该电路并进行了验证分析，结果表明，电路达到了设计要求，实现了预期功能。关键词：非正弦波；信号发生器；仿真；Multisim10中图分类号：TN702?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）13?0146?04Designandsimulationofnon?sinusoidalwavesignalgeneratorbasedonMultisimZHANGAi?ying，MAOZhan?hua（CollegeofScienceandInformation，QingdaoAgriculturalUniversity，Qingdao266109，China）Abstract：Rectangularwave，trianglewaveandsawtoothwavearecollectivelyreferredtoasnon?sinusoidalwaveintheelectroniccircuit.Thenon?sinusoidalsignalgeneratordesignedinthispaperisbasedonarectangularwavegeneratingcircuit.Itcangeneratetrianglewaveorsawtoothwavebyaddinganintegralcircuitandauxiliarycircuitatitsoutputend.Thesignalamplitude，frequencyanddutyratiocanbecontrolledbydesigningtheauxiliarycircuit.ThiscircuitwasbuiltandanalysedintheMultisim10developmentenvironment.Theresultsshowthatthecircuitmeetsthedesignrequirementsandcanrealizetheexpectedfunction.Keywords：non?sinusoidalwave；signalgenerator；simulation；Multisim100引言在实际的电子电路应用中，除了常用的正弦波信号之外，还经常用到矩形波、三角波、锯齿波等非正弦波信号。矩形波信号发生电路只有高电平、低电平两个暂态，而且两个暂态自动地相互转换，从而产生自激振荡[1]。以矩形波发生电路为基础，在其输出端加积分运算电路及相应的辅助电路即可产生三角波或锯齿波信号，通过对外围辅助电路的设计可构成频率、幅值、占空比可调的非正弦波信号发生器。下面介绍对非正弦波信号发生器的电路设计及在Multisim10环境中的仿真实现。1电路结构与工作原理非正弦波信号发生电路如图1所示，运算器U1的输出端可输出矩形波，运算器U2A的输出端可输出三角波或锯齿波，且波形的幅值和频率均可调节。图1非正弦波信号发生器在Multisim中的仿真电路1.1矩形波发生原理矩形波发生电路是其他非正弦波发生电路的基础，典型的正弦波发生电路如图2所示，由反向输入的滞回比较器和RC电路组成，滞回比较器的作用使得电路的输出要么是高电平[+UZ，]要么是低电平[-UZ，]RC电路作为延迟环节确定每种状态维持的时间[2]。滞回比较器的阈值电压[±UT=±R1R1+R2UZ，]输出电压[uO=±UZ，]集成运放的两个输入端电压分别为：[uP=R1R1+R2uO，uN=uC]设某一时刻输出电压[uO=+UZ，]则[uP=+UT，][uNuP，]输出[uO]跃变到低电平[-UZ，][uP=-UT，]电容[C]通过[R3]放电，[uC]减小，当[uC=-UT]时，再稍减小，则[uN<p>图2矩形波发生电路1.2占空比可调的实现原理方波信号中高电平持续时间占信号周期的百分比称为占空比[2]，如果要改变输出信号的占空比，应改变电路的充放电时间常数，既改变充放电通路的元件参数，占空比可调的矩形波发生电路如图3所示。图3占空比可调的矩形波发生电路利用二极管的单向导电性，当[uO=+UZ]时，[uO]通过[R3，]D1及[R51]对电容[C]充电，当[uO=-UZ]时，[uO]通过[R3，]D2及[R52]对电容[C]放电，若二极管作为理想二极管处理，则充电时间常数[τ1]和放电时间常数[τ2]分别为：[τ1≈（R3+R51）C，][τ2≈（R3+R52）C，]根据对一