是Image()公司推出的以為基礎的仿真工具,適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方法,具有豐富的仿真剖析能力。
圓形波被廣泛用于數字開關電路,兩個二補碼(2級)是從邏輯電路中形成。邏輯電路的同步操作,嚴格規定的時間間隔,使方波快速轉換和定時參考訊號適當“時鐘”被使用。她們不在,導致電磁幅射脈沖電壓,影響了閉路的結果,導致噪聲和錯誤。公元確切和特別敏感的電路,如傳感器器,以防止這個問題,借此作為時序參考方波,而不是正弦波。
由于圓形波電流只有兩種狀態,不是高電平,就是低電平,所以電流比較器是它的重要組成部份;由于形成振蕩,就是要求輸出的兩種狀態手動地互相轉換,所以電路中必須引入反饋;由于輸出狀態應按一定的時間間隔交替變化,即形成周期性變化,所以電路中要有延后環節來確定每種狀態維持的時間。本文對圓形波訊號發生器進行了電路設計及仿真及應用電路測試。
圓形波振蕩電路設計
圓形波發生器電路有多種方案,本設計以運算放大器為核心,由方形波振蕩電路、幅值調節電路兩部份組成。電路設計方案和元元件選擇的原則是:工作穩定可靠、結構簡單合理、安裝調試便捷、性能參數達標。
圓形波振蕩電路(又稱多諧振蕩器)由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。滯回比較器起開關作用,RC電路的作用是形成暫態過程。RC回路既是延后環節,亦是反饋網路,通過RC充、放電過程實現輸出狀態的手動轉換。在集電極的輸出端引入限流內阻和兩個背靠背的穩壓管就組成了如圖1所示的單向限幅圓形波發生器。
圖1中滯回比較器的閥值電流
假定接通電源時,電容C兩端電流uc=O,輸出電流uo=+Uz,則集電極同相輸入端電流up=+UT,晶閘管VD2導通,VD1截至,uo通過內阻R3和R6給電容C充電,忽視晶閘管的動態內阻,充電時間常數近似為(R3+R6)C,使集電極反相輸入端電流uN由0漸漸上升,在uN《up時,uo=+Uz保持不變。當uN≥up時,uo立刻從+Uz躍變為-Uz,同時up從+UT躍變為-UT,晶閘管VD1導通,VD2截至,電容C開始通過R3和R5放電,放電時間常數近似為(R3+R5)C,使集電極反相輸入端電流uN逐步增長,在uN》up時,uo=-Uz保持不變。當uN≤up時,uo又從-Uz躍變為+Uz,電容C又開始充電,集電極輸出狀態再度翻轉。這么周而復始,電路形成了推挽振蕩,輸出端輸出梯形波訊號。
一般將圓形波輸出高電平的持續時間與振蕩周期的比定義為基頻。圖1所示電路借助晶閘管的雙向導電性使電容充、放電的通路不同,因而使它們的時間常數不同,實現了輸出電流紋波的調節。
圖1圓形波發生器的輸出電流幅值等于穩壓管的穩壓值,電路輸出電流正、負幅度對稱。
由上述剖析可知,調節電位器R5或R6可改變方形波發生器的振蕩頻度及轉矩。假如在圖1中電容C處通過一只多路開關投入不同數值的電容,則可實現輸出訊號的頻段控制。
在低頻范圍(如10Hz~1OkHz)以內,對于固定頻度來說,圖1所示電路是一種較好的振蕩電路。當振蕩頻度較高時,為了獲得前后邊緣較陡的圓形波,宜選擇轉換速度較高的集電極。
10仿真剖析
在10中構建如圖2所示的圓形波訊號發生器,打開仿真開關,觀察電路的起振過程,并觀測當R5、R6及R7變化時電路輸出波形的參數。文中參數及波形以電容C1為例,開關撥至C2時電路的測試方式相同。
R5、R6均為最大值時,圓形波發生器輸出波形的頻度最小,如圖3(a);R5、R6均為0時,輸出波形頻度最大,如圖3(b)。輸出訊號頻度調節范圍為1.77~21.5kHz。如作為方波訊號源(基頻嚴格為50%)使用時,方波訊號的頻度調節范圍為2.64—21.5kHz。
R5為最大值、R6為0時,圓形波發生器輸出波形的信噪比最小,如圖4(a);R5為0、R6為最大值時,輸出波形的信噪比最大,如圖4(b)。輸出訊號信噪比調節范圍為11%~94%。
通過參數掃描剖析(Sweep)中的瞬態剖析()選擇內阻R7為掃描器件,設置采樣內阻值由O至最大值時,圓形波輸出電流幅值在0~10.45V之間連續可調電阻的測量電路圖描述,如圖5所示。
在圖2電路輸出端并聯一只200Ω負載內阻,測得電路的輸出阻抗為144Ω,同理測出未接入幅值調節電路時的輸出阻抗為968Ω。可見,幅值調節電路增強了圓形波訊號發生器的帶負載能力。
應用電路測試
選用雙集成集電極(±12V雙電源供電),選用晶閘管、HZ5C2單向穩壓管,對圖2所示圓形波訊號發生器進行應用電路實測剖析電阻的測量電路圖描述,調節電位器R5、R6及R7,通過示波器觀測應用電路的輸出波形分別如圖6、圖7所示。
由圖6、圖7測得圓形波發生器應用電路的輸出波數組數如下:頻度調節范圍為1.72~23.8kHz,作為方波訊號源時頻度調節范圍為2.6~23.8kHz;信噪比調節范圍為11.4%~94%;電流幅值調節范圍為0~10.5V;電路的輸出阻抗為224Ω。未接入幅值調節電路時的輸出阻抗為l042Ω。所測參數與10仿真剖析結果基本接近。
本文亦對電容C2分別取100nF和1μF時的應用電路進行了測試,綜合測試結果剖析可知:圖2圓形波發生器相鄰兩擋頻度的可調范圍相互覆蓋,輸出訊號的頻度在16Hz~23.8kHz之間連續可調,電路實現了多頻段的控制。