Multisim课程设计正弦波发生器

东北石油大学MULTISIM电气应用训练

2012年3 月01日

MULTISIM电气应用训练任务书

课程MULTISIM电气应用训练

题目Multisim的正弦波振荡电路仿真

专业自动化姓名刘月莹学号0906********

主要内容：

以文氏电桥正弦波振荡电路仿真为例,分析了基本及稳幅文氏电桥正弦波发生器的特点,并采用Multisim 10软件对文氏电桥正弦波发生器进行了仿真,仿真结果与理论分析结果一致。软件仿真在课堂教学、电路设计、及实验教学中的应用,使得课堂教学信息量饱满,设计、实验变得轻松,使教学的效果得到提升,在教学领域具有重要的推广、应用价值。

主要参考资料：

[1] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[J].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2] 康华光.电子技术基础[J].北京：高等教育出版社，2001.

[3] 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社，1995.

[4] 杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，2002.

[5] 岳怡.数字电路与数字电子技术[J].西安工业大学出版社，2004.

[6] 路勇.电子电路实验及仿真[M].清华大学出版社，2004.

[7] 张俊漠.单片机中级教程——原理与应用[M].北京航天航空大学出版社，2006.

完成期限2012.2.20——2012.3.1

指导教师李宏玉刘超

专业负责人

2012年3 月1 日

目录

1 任务和要求 (1)

2 稳幅文氏电桥正弦波发生器 (5)

3文氏电桥正弦波发生器电路仿真 (5)

4设计总结 (6)

参考文献 (6)

1 任务和要求

以文氏电桥正弦波振荡电路仿真为例,分析了基本及稳幅文氏电桥正弦波发生器的特点,并采用Multisim 10软件对文氏电桥正弦波发生器进行了仿真,仿真结果与理论分析结果一致。软件仿真在课堂教学、电路设计、及实验教学中的应用,使得课堂教学信息量饱满,设计、实验变得轻松,使教学的效果得到提升,在教学领域具有重要的推广、应用价值。

在自控、测量、无线电通讯、测量等技术领域中,需用到波形发生器,较常用的是正弦波振荡器和多谐振荡器两大类。采用Multisim10仿真软件对正弦波振荡器进行仿真,该软件是NI 公司下属的Electronics WorkbenchGroup 发布的交互式SPICE 仿真和电路分析的软件。前期发展经历了EWB5.0、EWB6. 0、Multisim2001、Mult-isim7、Multisim8、Multisim9 等版本。Multisim10 的特点有:1) 器件丰富。Multisim10比老版本新增了1200 多个器件、500多个SPICE 模块和100 多个开关模式电源模块。2) 虚拟仪器种类齐全。通用仪器有数字万用表、信号源,双通道示波器、波特图示仪、字信号发生器、逻辑分析仪、失真度测试仪、频谱分析仪和网络分析仪等。3) 软件分析功能更强大。分析功能包括静态工作点

分析、交流小信号分析、瞬态分析、灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、传输函数分析、最坏情况分析、特卡洛分析、批处理分析、噪声指数分析、射频分析等。

1 基本文氏电桥正弦波发生器[1-3]常用的正弦波振荡电路有RC 和LC 两种电路,通常低频段选用RC 振荡器,其电路输出功率小,频率较低;高频段选用LC 振荡电路, 其输出的功率、频率都要高一些;频率稳定度要求高时,一般采用电容三点式振荡电路。若从波形的种类和精度两方面考虑时, 要生成正弦波时,选用文氏电桥振荡器,更易组成外稳幅振荡器。文氏电桥正弦波发生器是一种常用的RC振荡器,可以用来产生低频正弦波。采用运算放大器和文氏电桥反馈网络组成的基本振荡电路模型如图1所示。

电路由RC 串并联选频网络和同相放大器组成。运放构成同相输入的比例放大器,RC串并联网络,将输出电压反馈到集成运放的同相输入端,形成正反馈。根据产生正弦振荡的相位条件, 可得电路的振

荡频率f0为:

2 稳幅文氏电桥正弦波发生器

从理论上讲, 满足振荡条件后, 振荡幅值可固定在任意值上,但由于环境温度等外界条件的变化, 振荡条件会受到影响, 使振荡器停振或产生钵形失真。因此须在基本电路上增加稳幅电路, 如图 2 所示。

为得到稳幅的目的, 通常采用两只反向并接的二极管和电阻R1并联,它们在输出电压的正负半周内分别导通。在起振之初,由于输出电压幅度很小,不足以使二极管

利用二极管的非线性特性,使振荡电路能根据振荡幅度的变化,自动地改变基本放大器的负反馈的强弱,实现稳幅目的振荡过程中,两只二极管交替导通和截止,若外界因素使振幅增大, 二极管的正向导通电阻RD减小,使RF变小, 负反馈系数自动变大,反馈作用加强,从而稳定振幅。

3文氏电桥正弦波发生器电路仿真

电路搭接好后,调出示波器,连接好后,按下按钮,可以得到稳幅文氏电桥正弦波发生器电路由起振到稳振的波形变化,如图3所示。图3(a)所示电路的起振过程截图,时间刻度(timebase scale)为1ms/div,图3(b)为稳定后的波形,图3(c)为将时间刻度(timebasescale)调大为20ms/div后,电路的起振效果图,正弦波的周期和频率可从图中读出。注意输出信号的幅值仅与运算放大器的供电电源设置有关,若要控制信号的幅值,可在输出端加稳压元件进行限幅。4结束语本文对文氏电桥正弦波振荡电路进行了仿真,仿真过程中改变元器件参数,使电路工作于不同状态, 从而获得不同的工作波形。通过上例分析可见,仿真软件Multisim10可用于电子电路的仿真分析,可广泛应用于课堂教学、实验教学、电子设计等方面。仿真技术进入教学领域,使得教育技术的发展又上了一个台阶。特别是渗透到电子技术教学、实验教学等领域,简化了设计过程,节约了实验器材和仪器仪表的损耗,值得推广使用。

4设计总结

通过这次课程设计我了解了压控振荡器在结构上的特点，使我在选择压控震荡器时更加明确哪种振荡器更合适，同时让我更好地掌握了各种电路的分析、调试与计算方法，收悉了振荡电路的各种原理和压控振荡器的使用方法，更深刻地理解了课本知识。在此次作课程设计过程中，我深深地感受到自己所学知识的有限和对所学知识的生疏，明确了不仅要学课本知识，还要再通过图书馆和网络等各种渠道来扩充自己的知识，并且要学会对所学内容的取舍及分析。总之，从中我学到了如何对待遇到的困难。增强了对所学知识的思考整合能力，培养了自己的思维能力。在做课程设计过程中，老师给了很大的自由发挥的空间，可以自己选题，让我自己运用所学知识去分析和解决实际问题。

这次课程设计培养了我一丝不苟的科学态度和做学问应有的耐心及恒心，也使我认识到做事要不畏困难和迎难而上的重要要性。

参考文献

[1] 彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社.1999.[2] 童诗白.模拟电子技术基础(第三版)[M].北京:高等教育出版社.2000.[3] 郑步生.Multisim 2001 电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.[4] 蔡忠法.电子技术实验与课程设计[M].浙江:浙江大学出版社,2003.[5] 姚霞.RC正弦波振荡电路的EWB仿真分析[J].科技信息,2009,35:99-100.[6] 郝宁眉.双极型晶体管温度特性的 Multisim仿真研究[J].仪表技术与传感器,2010,4:81-84.[7] 邓维礼. 基于Multisim 的准静态电荷放大器仿真分析[J].国外电子测量技术,2009,28(4):24-26.[8] 肖兵.基于 MATLAB和DSP 的滤波器硬件在环实时仿真[J].国外电子测量技术,2010,29(10):10-13.[9] 严刚峰,黄显核.基于随机微分方程的振荡器相位噪声研究[ J]. 电子测量与仪器学报, 2009, 23(12):49-54.[10] 吴石林, 张玘,黄芝平. 基