RC串并联

模拟电子技术课程设计
目录
.1课程设计的目的与作用 (2)
.1.1目的： (2)
.1.2作用： (2)
.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 (2)
.2.1设计任务 (2)
.2.2软硬件环境介绍 (2)
.3 电路模型的建立 (3)
.4.理论分析及计算 (4)
.4.1 三角波发生电路理论分析 (4)
.4.2 RC串并联网络振荡电路 (5)
.5.仿真结果分析 (6)
.5.1 三角波发生电路输出波形： (6)
.5.2 RC串并联网络振荡电路输出波形： (6)
.6 设计总结和体会 (8)
.7 参考文献 (8)
·1课程设计的目的与作用
·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掌握三角波发生电路的电路组成、工作原理、和主要参数的估算方法以及应用multisim仿真软件对三角波发生电路进行仿真，对三角波各项参数进行分析。

3掌握RC串并联网络振荡电路的组成，工作原理、振荡频率、起振条件和电路的特点，以及应用multisim仿真软件对RC串并联网络振荡电路进行仿真，对各项参数进行分析。

·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能够加强对RC串并联网络震荡电路和三角波发生电路的理解和各项参数对电路的影响。

3能够发现理论中存在的具体问题并加以分析解决，同时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。

·2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍
·2.1设计任务
对模拟电子技术信号处理电路使用multisim进行仿真分析；要求熟练掌握multisim软件的使用及对RC串并联网络震荡电路和三角波发生电路的进行仿真，画出原理图，改变参数进行理论分析，写出实际实现过程，得出结论。

·2.2软硬件环境介绍
硬件环境：计算机一台
软件：在windows环境下运行multisim7.0软件。

·3 电路模型的建立 XSC1
A B
Ext Trig
+
+__+_
VEE -15V VCC
15V
VEE -15V VCC 15V U1741
3
2
4
76
51U27413247651R112k¦¸R27.5k¦¸R31k¦¸R410k¦¸
R5
10k¦¸C1150nF
VEE VCC
2
40
5VEE VCC 071D3
5.3 V D4 5.3 V 360
图3.1 三角波发生电路
XSC1
A B
Ext Trig
+
+__+_
U1741
3
2
476
51C125nF C225nF R13kΩR23kΩR35.6kΩ
Rf 10kΩRw
2kΩ
Key=A 60%VEE
-15V
VCC
15V
VEE VCC
231
450
图3.2 RC 串并联网络振荡电路
·4.理论分析及计算
·4.1 三角波发生电路理论分析
因为对矩形波进行积分，可以得到线性度比较好的三角波。

因此，将滞回比较器和积分电路适当的连接起来，即可组成如图3.1所示的三角波发生电路，途中U1组成滞回比较器，U2组成积分电路。

滞回比较器的输出加在积分电路的反相输入端进行积分，而积分电路的输出又接到滞回比较器的同相输入端，控制滞回比较器的输出端的状态发生跳变。

假设t=0时积分电容上的初始电压为零儿，滞回比较器的输出端为高电平，Uo1=+Uz 。

因集成运放U1同相输入端的电压U+同时和Uo 和Uo1有关，根据叠加定理可得 U+ =++01211U R R R Uo R R R 2
12+ （4.1.b ） 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长，则U+将随之逐渐减小，当减小至U+ = U- = 0时，滞回比较器的输出端将发生跳变，使Uo1由+Uz 变为-Uz ，此时U+也将跳变成一个负值。

当Uo1=-Uz 时，积分电路的输出电压Uo 将随着时间往正方向线性增长，U+随之逐渐增大，当增大至U+ = U- = 0时，滞回比较器的输出端再次发生跳变，Uo1由-Uz 跳变为+Uz 。

以后重复上述过程于是积分电路的输出电压Uo 便形成周期性的三角波。

c.设三角波的最大值为Uom ，将条件Uo1= -Uz, U+=0和Uo=U0m 代入式（4.1.b ）,得到 0=
Uom R R R Uz R R R 2
12)(211++-+
可以接的三角波的输出幅度为 v kohm kohm Uz R R Uom 3.55.71221⋅== =8.48 V 又因为
Uom dt Uz C R T 2)(1204=--
⎰
Uom T C R Uz 224=⋅
所以三角波的振荡周期为
36332
41410*5.710*15.0*10*10*10*12*444-===R c R R Uz CUom R T =9.6 ms ·4.2 RC 串并联网络振荡电路
如图3.2示出了一个RC 串并联网络振荡电路，为判断电路是否满足产生振荡的相位平衡条件，可假设在集成运放的同相输入端将电路断开，并加上输入电压i U ∙ 。

由于输入电压加在同相输入端，故集成运放的输出电压与输入电压同相，即A ϕ=0。

又0f f =时，RC 串并联网络电路的相位移0=F ϕ，
因此在0f f =时，0=
+F A ϕϕ，电路满足相位平衡条件。

但是对于其它任何频率，电路均不满足相位平衡条件。

由此可知，电路的振荡频率为
63010*025.0*10*3*14.3*2121-≈=RC f π
=2.123 KHZ 下面来讨论其起振的条件，因为振荡幅度平衡条件为 1〉AF
当0f f =时，3
1=F ，由此可以求得电路的起振条件为3〉u A ，即313〉++R R R w F
，所以有 36
.5101〉++w R 所以有〉w R 1.2 Kohm 。

即当电位器w R 的值达到1.2 Kohm 时就满足正弦波振荡的起振条件，能观察到较好的正弦波形，而如果电位器的值过大，则使u A 的值过大，从而使振荡幅度超出放大电路的线性放大范围而进入非线性区，这时候，输出波形将产生明显失真。

所以说，当减小w R 的值至一定值时电路将不能振荡。

增大w R 的值至一定值，电路能够振荡，且输出波形较好，若继续增大w R ，当其太大时，输出波形就产生严重失真。

·5.仿真结果分析
·5.1 三角波发生电路输出波形：
从示波器测得输出三角波的幅度
U=9.5 V，振荡周期T=9.797ms。

om
·5.2 RC串并联网络振荡电路输出波形：
调节Rw，当Rw的值小于60%时候，即Rw小于1.2Kohm时候，将不能产生振荡，如图：
继续调大Rw，当Rw的值正好等于60%，即Rw等于1.2Kohm时候，电路能够振荡，且输出波形较好，波形如图所示：
从示波器可以测得正弦波周期T=473.8us，则振荡频率为f0=1/T =2.111 kHz
继续调大Rw，当Rw大于60%时候，即Rw大于1.2Kohm时候，出现振荡，但波形严重失真，输出波形如图所示：
·6 设计总结和体会
通过这次课程设计，加强了我们思考和解决问题的能力。

在设计过程中，会遇到许多的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但模拟仿真电路时，总是和预想的不一样，因此耗费在这上面的时间用去很多。

做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。

通过在Multisim上仿真实践，让我们对各个元件映象加深。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，今后我一定加强实践练习。

所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的，在制作Multisim时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话。

通过这次课程设计，使我更加全面的了解了模拟电子技术，了解了Multisim，让我的理论可以联系实际，同时也引发了我对于解决问题的思考，实在是受益良多。

·7 参考文献
·杨素行主编《模拟电子技术基础简明教程》.第三版.高等教育出版社.
·苏志平《模拟电子技术基础简明教程全程辅导》.第三版.辽宁师范大学出版社
·从宏寿程卫群李绍铭编著《Multisim 8仿真与应用实例开发》清华大学出版社·蒋卓勤邓玉元主编《Multisim 2001及其在电子设计中的应用》西安电子科技大学出版社。