函数信号发生器的multisim仿真电路图
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基于Multisim的非正弦波信号发生器设计与仿真作者:张爱英毛战华来源:《现代电子技术》2014年第13期摘要: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Multisim 10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; Multisim 10中图分类号: TN702⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2014)13⁃0146⁃04 Design and simulation of non⁃sinusoidal wave signal generator based on MultisimZHANG Ai⁃ying, MAO Zhan⁃hua( College of Science and Information, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109,China)Abstract: Rectangular wave, triangle wave and sawtooth wave are collectively referred to as non⁃sinusoidal wave in the electronic circuit. The non⁃sinusoidal signal generator designed in this paper is based on a rectangular wave generating circuit. It can generate triangle wave or sawtooth wave by adding an integral circuit and auxiliary circuit at its output end. The signal amplitude,frequency and duty ratio can be controlled by designing the auxiliary circuit. This circuit was built and analysed in the Multisim 10 development environment. The results show that the circuit meets the design requirements and can realize the expected function.Keywords: non⁃sinusoidal wave; signal generator; simulation; Multisim 100 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。
基于Multisim10的函数发生器设计应用文章基于Multisim 10使用放大器3554AM以及乘法器等设计了一次函数发生器、二次函数发生器以及幅值和频率可调的方波和三角波函数信号发生器,用Multisim 1O进行仿真分析,并和理论计算进行了比较。
1 Multisim 10软件简介美国国家仪器公司(NI)最新推出电子线路仿真软件Multisim 10,该软件包含电路仿真(Multisim)、PCB设计(Ultiboard)、布线(Ultir-oute)以及通信分析与设计(Commsim)四个部分,Multisim 10中虚拟仪器仪表种类齐全,如示波器、函数发生器等,也有强大的电路分析功能,可进行直流工作点分析、瞬态分析、传递函数分析、傅里叶分析等,同时还可以测试设计演示各种电路,支持常用的8051单片机,并且在程序编译中支持C代码、汇编和16进制代码。
与传统的电路设计相比,可随时调整元器件参数以达到预期的要求,从而能降低电路设计成本,缩短设计周期,提高设计效率。
2 函数发生器的设计与仿真分析2.1 一次函数发生器在函数发生器设计中,往往需要对一定电压Ui给予放大再偏置以得到Uo=AUi+Vo这种形式的电压,其中Vo就是期望的偏置量,利用求和放大器可实现这种偏置放大。
此一次函数表达式为f(x)=-Ax-B类型,由运放3554AM构成的比例相减电路来实现。
相关电路如图1所示。
图1 一次函数发生器电路及仿真结果由图可得:,将电阻值等代入可得:Uo=-3Ui-4V,代入输入电压12V,则Uo=-3×12-4V=-40V。
用Multisim 10仿真结果如图1模拟电压表所示,与理论计算结果一致。
2.2 二次函数发生器此函数表达式为:,该函数由乘法器构成的平方电路和由运放3554AM构成的比例相减电路的组合电路来实现。
设计电路如图2所示。
运放有两个输入和一个输出,分别加在同相边和反相边,可由叠加原理算出,Uo=Uo1+Uo2,将图2中反相边置于零,此时电路起一个同相放大作用,又因电路中加入了乘法器,则有:。
模拟电子电路multisim仿真1.1 晶体管基本放大电路1.1.1 共射极基本放大电路按下图搭建共射极基本放大电路,选择电路菜单电路图选项(Circuit/Schematic Option )中的显示/隐藏(Show/Hide)按钮,设置并显示元件的标号与数值等。
1. 静态工作点分析选择分析菜单中的直流工作点分析选项(Analysis/DC Operating Point)(当然,也可以使用仪器库中的数字多用表直接测量)分析结果表明晶体管Q1工作在放大状态。
2. 动态分析用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10kH),用示波器观察到输入,输出波形。
由波形图可观察到电路的输入,输出电压信号反相位关系。
再一种直接测量电压放大倍数的简便方法是用仪器库中的数字多用表直接测得。
3. 参数扫描分析在上图所示的共射极基本放大电路中,偏置电阻R1的阻值大小直接决定了静态电流IC 的大小,保持输入信号不变,改变R1的阻值,可以观察到输出电压波形的失真情况。
选择分析菜单中的参数扫描选项(Analysis/Parameter Sweep Analysis),在参数扫描设置对话框中将扫描元件设为R1,参数为电阻,扫描起始值为100k,终值为900k,扫描方式为线性,步长增量为400k,输出节点5,扫描用于暂态分析。
4.频率响应分析选择分析菜单中的交流频率分析项(Analysis/AC Frequency Analysis)在交流频率分析参数设置对话框中设定:扫描起始频率为1Hz,终止频率为1GHz,扫描形式为十进制,纵向刻度为线性,节点5做输出节点。
由图分析可得:当共射极基本放大电路输入信号电压VI为幅值5mV的变频电压时,电路输出中频电压幅值约为0.5V,中频电压放大倍数约为100倍,下限频率(X1)为14.22Hz,上限频率(X2)为25.12MHz,放大器的通频带约为25.12MHz。
基于Multisim的简易函数信号发生器设计与仿真函数信号发生器是具有两种或两种以上波形信号输出的信号发生器。
把几种不同类型的基本电路组合在一起就可以构成一个函数发生器。
本电路是由一个文氏桥振荡电路。
过零比较电路,积分电路,电压跟随电路和直流稳电路组成。
其工作原理是:首先由文氏桥振荡电路产生一个所需频率的正弦波振荡信号,该正弦信号一部分由电压比较器引出,另一部分由电压跟随器耦合到过零比较电路的输入端,经比较器处理后,将在输出端产生一个相同频率的方波信号,同理,一部分方波信号由电压跟随器引出作为发生器方波信号输出;另一部分继续由跟随器送入下一级积分电路,方波信号被积分电路处理后,在输出端输出一个相同频率的三角波信号,并由跟随器引出作为发生器又一信号输出。
在整个过程中,直流稳压电路作为所有集成运放提供电源。
如图1-1所示:图1-1一、电源选择集成稳压电源是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压,由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、质量轻等显著优点,所以它完全可以跟信号发生器提供稳定电源。
集成稳压电路基本结构如图1-2所示,该电路是采用LM7818和LM7918构成的正、负18伏电压同时输出的稳压电源电路,其他元件参数如图所示:图1-2二、文氏桥振荡电路选择振荡电路是大多数信号发生器电路的核心技术,文氏桥振荡电路为其中的一种,在电路中选择合适的元器件参数,便可得到相应的输出频率和振幅,即)foutπ=,而振幅取决于集成运放的峰Up1RC2/((1)参数分析根据设计要求,需应用集成运放设计频率为1KHZ的信号发生器a 选择C6 C7 R3 R4取C6=C7=0.015uF 则R4= 1/(2πfC)= 1/(2π⨯106⨯⨯)=10.6KΩ1000-.0015取系列值R3 = R4 = 10KΩb 选择ICIC 选用MC4558CG 型集成运放,其基本参数如下:nodes: 3=+ 2= - 1=out 5=V+ 4=V-* V CC = 18 V EE = -18 C C = 1e-011 A= 200000 R I = 2e+006* R O = 75 V OS = 0.002 I OS = 2e-008 I BS = 8e-008C 选择 R 1 R 2 VD 2 VD 3采用非线性元件VD 2 VD 3 来自动调节反馈强弱,即利用二极管正向伏安特性的非线形可实现正弦波发生器的自动稳幅。
五、基于Multisim 10的例11、打开Multisim 10设计环境。
选择:文件-新建-原理图。
即弹出一个新的电路图编辑窗口,工程栏同时出现一个新的名称。
单击“保存”,将该文件命名,保存到指定文件夹下。
这里需要说明的是:1)文件的名字要能体现电路的功能,要让自己一年后看到该文件名就能一下子想起该文件实现了什么功能。
2)在电路图的编辑和仿真过程中,要养成随时保存文件的习惯。
以免由于没有及时保存而导致文件的丢失或损坏。
3)文件的保存位置,最好用一个专门的文件夹来保存所有基于Multisim 10的例子,这样便于管理。
2、在绘制电路图之前,需要先熟悉一下元件栏和仪器栏的内容,看看Multisim 10都提供了哪些电路元件和仪器。
由于我们安装的是汉化版的,直接把鼠标放到元件栏和仪器栏相应的位置,系统会自动弹出元件或仪表的类型。
详细描述我们在这里就不说了,大家自己体会一下。
说明:这个汉化版本汉化的不彻底,并且还有错别字(像放置基础原件被译成放置基楚元件),我们姑且凑合着用吧。
3、首先放置电源。
点击元件栏的放置信号源选项,出现如下图所示的对话框。
1)“数据库”选项,选择“主数据库”。
2)“组”选项里选择“sources”3)“系列”选项里选择“POWER_SOURCES”4)“元件”选项里,选择“DC_POWER”5)右边的“符号”、“功能”等对话框里,会根据所选项目,列出相应的说明4、选择好电源符号后,点击“确定”按钮,移动鼠标到电路编辑窗口,选择放置位置后,点击鼠标左键即可将电源符号放置于电路编辑窗口中,仿制完成后,还会弹出元件选择对话框,可以继续放置,点击关闭按钮可以取消放置。
5、我们看到,放置的电源符号显示的是12V。
我们的需要可能不是12V,那怎么来修改呢?双击该电源符号,出现如下所示的属性对话框,在该对话框里,可以更改该元件的属性。
在这里,我们将电压改为3V。
当然我们也可以更改元件的序号引脚等属性。
低频电子线路实验报告—基于Multisim的电子仿真设计班级:卓越(通信)091班姓名:杨宝宝学号:6100209170辅导教师:陈素华徐晓玲学生姓名:杨宝宝学号:6100209170 专业班级:卓越(通信)091班实验类型:□验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:实验一基于Multisim数字电路仿真实验一、实验目的1.掌握虚拟仪器库中关于测试数字电路仪器的使用方法,入网数字信号发生器和逻辑分析仪的使用。
2.进一步了解Multisim仿真软件基本操作和分析方法。
二、实验内容用数字信号发生器和逻辑分析仪测试74LS138译码器逻辑功能。
三、实验原理实验原理图如图所示:四、实验步骤1.在Multisim软件中选择逻辑分析仪,字发生器和74LS138译码器;学生姓名:杨宝宝学号:6100209170 专业班级:卓越(通信)091班实验类型:□验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:2.数字信号发生器接138译码器地址端,逻辑分析仪接138译码器输出端。
并按规定连好译码器的其他端口。
3.点击字发生器,控制方式为循环,设置为加计数,频率设为1KHz,并设置显示为二进制;点击逻辑分析仪设置频率为1KHz。
相关设置如下图学生姓名:杨宝宝学号:6100209170 专业班级:卓越(通信)091班实验类型:□验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:五、实验数据及结果逻辑分析仪显示图下图实验结果分析:由逻辑分析仪可以看到在同一个时序74LS138译码器的八个输出端口只有一个输出为低电平,其余为高电平.结合字发生器的输入,可知.在译码器的G1=1,G2A=0,G2B=0的情况下,输出与输入的关系如下表所示学生姓名:杨宝宝学号:6100209170 专业班级:卓越(通信)091班实验类型:□验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩:当G1=1,G2A=0,G2B=0中任何一个输入不满足时,八个输出都为1六、实验总结通过本次实验,对Multisim的基本操作方法有了一个简单的了解。
multisim的sin函数电路
Multisim是一款广泛应用于电子电路仿真和设计的软件,它可以帮助工程师快速搭建电路、进行仿真测试并优化设计。
本文将介绍如何利用Multisim 设计一个多功能函数信号发生器,并通过实际案例展示其在实际应用中的实用性。
函数信号发生器是一种能够产生特定波形信号的设备,其在科学研究、工程设计等领域具有广泛的应用。
Multisim中的函数信号发生器基于RC文氏电桥正弦波振荡电路设计,具有频率可调和幅度可调的特点。
RC文氏电桥正弦波振荡电路的原理是通过电容和电阻的连接形成一个振荡回路,从而产生正弦波信号。
在Multisim中,我们可以将正弦波信号连接至过零电压比较器,输出为方波信号。
再利用积分电路原理,对方波信号进行积分即可产生三角波信号。
为了实现频率和幅度的可调,我们可以通过多路开关控制器来选择不同的R、C参数值。
这样,用户可以根据实际需求调整输出函数信号的频率和幅度。
在实际应用中,多功能函数信号发生器可以应用于各种电子设备和系统,如通信系统、信号处理系统、测试仪器等。
以下是一个具体的案例:在差动放大电路的设计中,我们可以使用Multisim提供的函数信号发生器来产生输入信号,并通过仿真分析电路的性能指标,如传递函数、直流信号测试等。
这样,工程师可以更加方便地优化电路设计,提高电路的性能。
总之,Multisim中的多功能函数信号发生器基于RC文氏电桥正弦波振荡电路设计,具有频率和幅度可调的优点。
通过实际案例的应用,我们可以看到
其在电子电路设计和仿真中的实用性。
《装备维修技术》2019年第4期(总第172期)doi:10.16648/ki.1005-2917.2019.04.075简易函数发生器设计及Multisim14.0仿真贺凌强 朱晓峰 谢富珍(新余学院机电工程学院,江西新余 338004)摘要:在电子电路中,函数发生器是一种可以同时产生方波,三角波和正弦波的专用集成电路,所设计的函数发生器是以方波发生电路为基础,加积分滤波电路得到三角波和正弦波,辅以分立元件电路设计,实现波形参数的调节,并在Multisim14.0电子电路仿真软件下进行验证分析。
关键词:函数发生器;电路设计;Multisim14.0;仿真1. 简易函数发生器电路设计思想及原理框图利用电子电路设计常用的运放作电压比较器可以产生方波,在加积分器可以将方波转换为三角波,最后通过低通滤波可以得到正弦波,将方波三角波和正弦波三个模块化电路分步实现并组合成一个简易函数发生器,如图1。
图1 原理框图2. 简易函数发生器单元电路设计2.1 方波发生电路2.1.1 电路组成方波电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分;因为输出的两种状态知道的相互转换且要周期性变化,所以电路的输出必须反馈到它的输入,还要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
如图2所示的方波发生电路,它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC回路作为延迟环节,C上的电压作为比较器的输入,通过RC的充放电实现输出状态的自动装换。
图2方波发生电路图3 电压传输特性2.1.2 工作原理结合图3电压传输特性,当VO=+Uz,同相输入端电位Vp=+UT。
V o通过R对电容C正向充电。
Vn随时间t增长而逐渐升高,当t趋近于无穷时,Vn趋于+Uz;一旦Vn=+UT,再稍增大,V o就从+Vz跃变为–Uz,与此同时Vp从+UT跃变为–UT。
随后,V o又通过R对电容C放电,同理分析,周而复始,电路产生了自激振荡,输出状态自动转换,便输出方波。
Multisim电路仿真引言电路仿真就是用数学模型模拟实际电子器件或电子电路的行为,其作用有:●验证设计方案的可行性;●调整元件参数,使优化电路的性能;●学习电子学知识。
电路仿真已经成为电子设计自动化(Electronic Design Automation ,EDA)的一个重要组成部分。
美国国家仪器公司(National Instruments, NI)开发的Mutisim软件是一款常用的电路仿真软件,其历史为:●SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 1972 UC Berkeley●PSPICE (Personal SPICE ) 1984 Microsim●EWB (Electronics Workbench) 1980s ITT●Multisim(EWB6.0) 2001, ITT●Multisim9.0, 2005 NI下面通过几个实例演示仿真软件的使用实例演示示例1.直流电路分析步骤一:文件保存打开Multisim 软件,自动产生一个名为Design1的新文件。
打开菜单File>>Save as…,将文件另存为“CS01”(自动加后缀)步骤二:放置元件打开菜单Place>>Component…1.选择Sources (电源)Group (组),选择POWER_SOURCES(功率源)Family(小组),在元件栏中用鼠标双击DC_POWER,将直流电源放置到电路工作区。
说明:所有元件按Database -> Group -> Family 分类存放2.继续放置元件:Sources Group –>POWER_SOURCES Family->ROUND(接地点Basic Group->RESISTOR Family(选择5个电阻)3.设定元件参数。
采用下面两种方式之一1)在放置元件时(在一系列标准值中)选择;2)在工作区,鼠标右键点击元件,在Properties (属性)子菜单中设定。