2017年全國大學生電子設計競賽綜合測評——複合信號發生器——電路Multisim仿真(1)

一、前言
題目和結果鏈接:

常用電路Multisim仿真——方波、三角波振盪電路:

常用電路Multisim仿真——有源低通濾波器設計:

常用電路Multisim仿真——數字芯片74LS74構建分頻器設計:

常用電路Multisim仿真——儀器儀表使用:

(1)一片運放搭建方波振盪電路,頻率 20 KHz,誤差 0.1 KHz,幅度 3 V,誤差 5%;
(2)74LS74 數字芯片搭建四分頻電路,把 20 KHz 方波轉變爲 5 KHz 方波,誤差 0.1 KHz,幅度 1 V,誤差 5%;
(3)一片運放搭建積分電路,分頻後的 5 KHz 方波進入 積分電路能變成三角波,頻率 5 KHz,誤差 0.1 KHz,幅度 1 V,誤差 5%;
(4)一片運放搭建同相加法電路, 5 KHz 方波 和 5 KHz 三角波疊加,頻率 5 KHz,誤差 0.1 KHz,幅度 2 V,誤差 5%;
(5)一片運放搭建低通濾波電路,疊加波形濾波得到正弦波,頻率 5 KHz,誤差 0.1 KHz,幅度 3 V,誤差 5%;
(6)每一級的輸出阻抗爲 600 歐姆,實際測試前通知該項目不測,不需要考慮阻抗問題。

二、仿真電路
在這裏插入圖片描述
1、產生 20 KHz、3V方波。
在這裏插入圖片描述
2、四分頻得到 5 KHz 方波,幅度 1 V
在這裏插入圖片描述
3、5 KHz、1 V 三角波
積分電路,前文還沒涉及,先不講,這部分也是常用電路,非常重要,很難設計參數達到滿意的波形,如下圖,積分得到的三角波尖峯無衝擊,上升和下降近似爲直線,波形不失真。
在這裏插入圖片描述
如下圖所示爲一典型失真,在方波的上升沿和下降沿處積分得到的三角波有很大的尖峯脈衝,實物製作時可能更加明顯。
在這裏插入圖片描述
如下圖,除了明顯的尖峯脈衝外,三角波的上升階段凸起,下降階段凹陷。
在這裏插入圖片描述
如下圖(圖片摘自網絡),仿真沒有問題時也可能做出的實物會有尖端脈衝,所以在設計參數時不僅需要計算合適的多組RC時間常數,還需要根據需要從計算的數據中選擇合適的R值和C值,一般先確定C值,再確定R值。

如下圖所示情況一般爲振盪幅度太大且偏置電壓不對,可以調節偏置電壓擡升信號,增大電容或者電阻來降低振盪幅度。
在這裏插入圖片描述

4、同向加法,頻率 5 KHz,幅度 2 V
在這裏插入圖片描述

5、有源二階低通濾波器得到正弦波,頻率 5 KHz,幅度 3 V
通過 2V 的疊加波濾波得到 3V 的正弦波,這就要求濾波器既能濾波,還能放大。
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三、結果
在這裏插入圖片描述
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常用電路Multisim仿真——方波、三角波振盪電路:

常用電路Multisim仿真——有源低通濾波器設計:

常用電路Multisim仿真——數字芯片74LS74構建分頻器設計:

常用電路Multisim仿真——儀器儀表使用:

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