|电子制作2019年04
月电子科技
0 前言在电子类专业实际的教学过程中，通常要采用的是理论与实践相互结合的方式。将所学的理论基础知识应用于实践，理论与实践结合，可以使学生更好地理解相关理论知识，提升学生的基本技能，与此同时提高学生的创新能力，又为进一步将理论应用于实践提供了锻炼的机会。实践教学手段包含专业课程相关的实验、实训以及课程设计等。与单纯的理论授课相比较，实践实验教学环节更能激发学生的学习兴趣，提高学生的实践动手能力，尤其设计性的实践环节，更能提升学生运用理论基础知识进行相关课题的设计能力。通常情况下，对于设计性实践内容，需要学生根据选题及设计要求，独立或分组完成相应的方案设计，交给指导老师审阅，之后进行硬件组装调试，从而整体完成对电子电路的工程实践操作。在传统的设计过程中，学生首先要查阅相关资料，结合设计要求确定合理的整体框架，然后设计电路，选择合适的元件进行电路组装调试。通常，这种传统的设计方式需要花费学生包括指导教师大量的时间，耗时耗力，并且在电路设计调试结果出不来的情况下，很难更改电路，以至于很难顺利完成相应内容设计。随着电子计算机技术的不断发展，与此同时出现了很多电路设计相关的EDA仿真软件，在电路设计中起到了很大的作用，使学生的电路设计能力以及设计水平在很大程度上得到了提高和改善。Multisim仿真软件就是一款比较有效且简单易学的电路设计仿真软件。Multisim仿真软件主要是在计算机上实现电子电路功能的设计以及性能分析，使学生设计的电路只需模拟调试成功即可组装电路，既节约了设计时间，又可避免在这一设计过程中采用传统方式可能带来的元件损耗，这是对传统实践教学方法的充实与改进，它使设计的方法和手段现代化[1]。利用Multisim仿真软件这款电路设计与仿真的EDA软件，使实践教学环节更加丰富有趣，学生根据虚拟仪器仪表的测试等，合理设计自己的内容，对于进一步提高实践教学环节的质量有着非常重要的意义。1 Multisim仿真软件介绍当今社会，随着电子技术的飞速发展，基本已经不存在纯手工设计电子产品。对于现代化的电子产品设计的过程，首要的工作是确定产品要实现的功能，接着对电路原理图进行设计、进行PCB 版图设计、结合程序设计等步骤，这些设计工作都是在计算机上得以实现。可见，计算机技术在电路设计中有非常高的应用。其中，设计电子线路以及对电子电路的相关分析过程中，Multisim仿真软件占据了非常重要的地位，被人们广泛使用。Multisim仿真软件是美国NI公司推出的一款电子线路仿真软件，是一款专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具[2]。Multisim仿真软件以Windows为基础，简单易学，广泛应用于电子类专业课程的理论教学与实验实践教学过程中，其仿真效果生动形象，深受广大学生和教师的喜爱。在元件库中包含了上万种模拟元件和数字元件，包括了诸如逻辑分析仪、信号发生器、万用表、示波器等种类繁多的功能强大的虚拟的仪器仪表，可用于电路的仿真测试。绘图过程简单易学，有利于学生尽快掌握，整个操作过程如同在真实的电路实验操作平台上进行，学生在元件库中调用元器件，在图纸上进行合理的布局，调用相应的测试仪器，对画好的电路参数及其功能进行测试。其运算速度快，可实时展现仿真结果。学生可以方便及时地把所学理论知识用Multisim10仿真软件进行真实的仿真，仿真电路也可以直接用于实践当中。这样将增加实验课程的真实感，让实验课和理论课更好地结合[3]。2 Multisim仿真软件的使用过程利用Multisim10.0仿真软件进行电路图设计与仿真的一般步骤如下所述：(1)运行该软件，打开工作界面；(2)根据自己设计的电路在Multisim所提供的元件库中查波形产生与波形变换电路的设计与仿真郑三婷（西安外事学院，陕西西安，710077）摘要：随着电子计算机技术的不断发展，出现了很多电路设计相关的EDA仿真软件，在电路设计中起到了很大的作用，使学生的电路设计能力以及设计水平在很大程度上得到了提高和改善。利用Multisim10.0仿真软件对波形产生与波形变换电路进行仿真设计，通过实验仿真与实物相互结合的方式，可以使学生进一步掌握理论内容和基本技能。该软件仿真结果形象生动，能够吸引学生的眼球，激发学生的学习兴趣，锻炼学生设计电路的能力，使学生可以进一步熟悉常用电子仪器设备的使用方法，对于进一步提高学生的综合分析能力具有重要的现实意义。关键词：Multisim仿真软件；电路设计；RC正弦波振荡器www�ele169�com|
XXXXXXXX学院
课程设计说明书
课程名称： 电力电子技术
设计题目： 方波产生和波形变换电路
班级： XXXXXXXXXXXXXXX
姓名： XXXX
学号： XXXXXXXXXXX
指导老师： XXXX
设计时间： XXXXXXXXXXXXX 1
摘 要
波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。本设计将介绍由集成运算放大器组成的方波-----三角波----正弦波函数发生器的设计方法，了解多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点， 进一步掌握波形参数的测试方法。制作这种低函数信号发生器成本较低，适合学生学习电子技术测量使用。制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ，10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。其中比较器与积分电路和反馈网络（含有电容元器件）组成振荡器，其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波，电容的充，放电时间决定了三角波的频率。最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。
电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，得到想要的信号。
NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。
关键字：波形、比较器、积分器、Multisim
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Abstract
Waveform generator is widely used in universities and scientific research. With the
波形发生电路
一：主要技术指标
用集成运放设计正弦波—方波—三角波发生电路。其中正弦波振荡频率为160HZ，幅度为10V；方波频率与正弦波相同，输出电压幅度为6V；三角波频率与正弦波相同，幅度为4V。
二：方案论证及选泽
经过仔细的讨论验证，最后决定采用使用以下方案。用正弦波振荡电路产生正弦波，然后把运放的同相端接地，把输出的正弦波接到运放的反相端，再在运放的输出端接上稳压值即可得到方波。最后由积分电路产生三角波。这就是我们组最终决定的电路方案。
三：组成框图
四、总体电路图 正弦波产生电路 方波产生电路 积分电路
R110kΩR44.7kΩD11N3600D21N3600R222kΩKey=A76%VCC15VR31kΩC11µFC21µFR51kΩVEE-15VVCC15VVEE-15VR950kΩKey=F76%C3100nFVEE-15VVCC15VXSC1ABExt Trig++__+_XMM1XSC2ABExt Trig++__+_XMM2XMM3R61kΩU2ALM324D321141U1ALM324D321141U3ALM324D321141D41N4731AD31N4731AXSC3Tektronix1234TGP
五、单元电路的设计及说明
1、如图１所示正弦波振荡电路，在放大电路的输入端外接一定频率、一定幅度的正弦波信号，经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端得到反馈信号，如果与在大小和相位上都一致，那么，就可以除去外接信号，而将反馈输出端与输入端连接在一起形成闭环系统，输出可以维持一样的输出信号。由于，不难得到正弦波振荡电路的振荡条件：
上两式分别称之为振幅平衡条件和相位平衡条件。
正弦波振荡电路在实际工作中是没有外部输入的，要能够在上电后自身建立振荡，就是要使电路自激，从而产生持续的振荡。那么自激的因素从何而来？由于电路中存在噪声，它的频普分布很广泛，如果正弦波振荡电路中存在有选频网络，就可以从中选择与选频网络谐振频率相同的频率成份，经过正反馈放大，使输出幅度越来越大；当幅度达到一定要求时，再等幅输出。因此，实际正弦波振荡电路是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路，起始振荡时，；当幅度达到一定值时，进行等幅振荡输出。
1、单相半波可控整流电路——阻性负载，触发角𝛂
2、单相半波可控整流电路——阻感负载，触发角𝛂 3、单相半波可控整流电路——阻感负载有续流二极管，触发角𝛂
4、单相桥式全控整流电路——纯阻性负载，触发角𝛂
5、单相桥式全控整流电路——带反电动势负载，触发角𝛂
6、单相桥式全控整流电路——阻感性负载，触发角𝛂
7、单相全波可控整流电路(单相双半波可控整流电路）——阻性负载，触发角𝛂
8、单相桥式半控整流电路——阻性负载，触发角𝛂
9、单相桥式半控整流电路——阻感负载，有续流二极管，触发角𝛂
10、单相桥式半控整流电路另一种接法
1、三相半波可控整流电路——纯阻性负载
1）纯电阻负载，触发角为0度
R
2）纯阻性负载，触发角30度
3）纯阻性负载，触发角大于30度电流断续，以60度为例
2、三相半波可控整流电路——阻感负载
1）阻感负载，触发角60度（当触发角 α≤30° 时，整流电压波形与纯阻性负载时相同，因为两种负载情况下，负载电流均连续）。
3、三相桥式全控整流电路
1）纯电阻负载，触发角0度
纯阻性负载，0度触发角时晶闸管工作情况
2）纯阻性负载，触发角30度
3）纯阻性负载，触发角60度
4）纯阻性负载，触发角90度
5）阻感负载，触发角0度
6）阻感负载，触发角30度
7）阻感负载，触发角90度
4、考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形 各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算
5、电容滤波的不可控整流电路（单相桥式整流电路）
6、感容滤波的二极管整流电路
7、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路
触发角为0度时，两组整流电压电流波形
平衡电抗器作用下输出电压的波形和电抗器上的电压波形
平衡电抗器作用下，两个晶闸管同时导通的情况
当触发角为30度、60度、90度时，双反星形电路的输出电压波形
8、多重化整流电路（并联多重联结的12脉波整流电路）
