利用Multisim 14.0设计如下电路
一、要求
用一片通用 4 运放芯片 LM324 组成电路,实现下述功能。使用低频信号源产生的正弦波信号,加至加法器的输入端,加法器的另一输入端加入由自制三角波产生器输出的Uo1,要求:T1=0.5ms,允许 T1有 ± 5% 的误差。要求加法器的输出电压 Ui2经滤波器滤除Uo1 的频率分量,选出频率fo的信号为 Uo2,要求得到峰峰值不小于 9V 的正弦信号,用示波器观察无明显失真。该信号再经比较器后在1KΩ负载上得到峰峰值为2V的输出电压Uo2。
电源只能选用+12V 和+5V 两种。不得使用额外电源和其它型号运算放大器。
二、理论分析及电路设计说明
由于后面的加法器,滤波器以及比较器必定会各用到一个运算放大器,因此自制三角波产生器只能用一个运算放大器,故淘汰掉教材第6章图6-41(a)所示电路(由于其以积分电路的方法得到,使用了两个运算放大器),查阅资料后确定采用该报告P3页所示的三角波产生电路,该电路中通过调节滑动变阻器R5获得频率为2000HZ的方波,再经RC滤波网络滤除高次谐波得到三角波,调节滑动变阻器R6获得峰峰值为2V的三角波,如该报告P3页三角波仿真结果所示。 因为要完成Ui2=10Ui1+Uo1,故需要利用全加器的扩展电路:
三、仿真电路及仿真结果
1、仿真软件:Multisim 14.0
2、仿真电路及仿真结果:
三角波产生电路:
三角波仿真结果:
加法器电路:
其中R8=R16=10KΩ,R9=R7=100 KΩ,R10= 5KΩ,Uo= (R7/R8)Ui1+(R7/R9) Uo1=10 Ui1+Uo1,C5、C6为隔直电容。
加法器仿真结果:
滤波器电路:
因为要滤除2000HZ 的三角波成分,故采用上述滤波器电路,信号经过该带通滤波器,理论上应为正弦波。
滤波器仿真波形:
比较器电路:
比较器电路如上所示,采用单线比较器。当电压比较器对两个模拟电压比较大小,比较出其中哪一个电压电压值较高,假设比较器的同向端输入电压VA为参考端,反向端输入电压为VB。则当VB>VA时,输出低电平,反之输出高电平。
比较器仿真波形:
总电路图:
四、仿真分析
三角波产生电路产生的波形与理论值基本相符但是尖端仍然有误差且波形不稳定,但是误差在题目要求的误差范围内。加法器电路根据教材 P234页全加器电路扩展出来的,与理论值符合的较好。滤波电路将2000HZ的波基本过滤,电压增益为5,经过放大后的波形峰峰值大于9V满足题目要求。比较器输出的最终波形存在毛刺,但在误差范围内,可能由于比较器性能较差,不稳定。
五、参考文献
[1]傅丰林主编.模拟电子线路基础.北京:高等教育出版社,2018
[2]陈南等编.电子线路实验.西安:西安电子科技大学出版社,2014
六、后记
最后,如果需要更加详细的讲解以及已经建好的工程文件,可以在下方留言