基于Multisim 10的矩形波信號發(fā)生器仿真與實現(xiàn)

通過參數(shù)掃描分析(Parameter Sweep Analysis)中的瞬態(tài)分析(Transient Analysis)選擇電阻R7為掃描元件，設置取樣電阻值由O至最大值時，矩形波輸出電壓幅值在0～10．45 V之間連續(xù)可調(diào)，如圖5所示。

在圖2電路輸出端并聯(lián)一只200 Ω負載電阻，測得電路的輸出阻抗為144 Ω，同理測出未接入幅值調(diào)節(jié)電路時的輸出阻抗為968 Ω?？梢?，幅值調(diào)節(jié)電路提高了矩形波信號發(fā)生器的帶負載能力。

3 應用電路測試
選用LF353P雙集成運放(±12 V雙電源供電)，選用1N4001二極管、HZ5C2雙向穩(wěn)壓管，對圖2所示矩形波信號發(fā)生器進行應用電路實測分析，調(diào)節(jié)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測得矩形波發(fā)生器應用電路的輸出波形參數(shù)如下：頻率調(diào)節(jié)范圍為1．72～23．8 kHz，作為方波信號源時頻率調(diào)節(jié)范圍為2．6～23．8 kHz；占空比調(diào)節(jié)范圍為11．4％～94％；電壓幅值調(diào)節(jié)范圍為0～10．5 V；電路的輸出阻抗為224 Ω。未接入幅值調(diào)節(jié)電路時的輸出阻抗為l 042 Ω。所測參數(shù)與Multisim 10仿真分析結果基本接近。
本文亦對電容C2分別取100 nF和1μF時的應用電路進行了測試，綜合測試結果分析可知：圖2矩形波發(fā)生器相鄰兩擋頻率的可調(diào)范圍互相覆蓋，輸出信號的頻率在16 Hz～23．8 kHz之間連續(xù)可調(diào)，電路實現(xiàn)了多頻段的控制。

4 理論參數(shù)分析
通過對矩形波信號發(fā)生器進行理論分析，可知電路理論參數(shù)如下：矩形波輸出信號頻率調(diào)節(jié)范圍為1．92～30．2 kHz，作為方波信號源使用時頻率可調(diào)范圍為2．9～30．2 kHz，占空比調(diào)節(jié)范圍為8．9％～95％，電壓幅值調(diào)節(jié)范圍為0～10 V，理論參數(shù)與Multisim 10仿真分析及應用電路測試結果略有不同，主要是由于電路中二極管的動態(tài)電阻以及穩(wěn)壓二極管的正向?qū)妷阂鸬恼`差。

5 結束語
本文在電路設計過程中，先后選用了μA741和LF353P兩種運放電路。通過仿真分析和應用電路測試比較后發(fā)現(xiàn)，采用具有高轉換速率的LF353P矩形波發(fā)生器輸出波形的上升沿(下降沿)更為陡直，波形更為穩(wěn)定。
本文設計的矩形波信號發(fā)生器的頻率調(diào)節(jié)范圍可達到16 Hz～23．8 kHz(三頻段控制)，占空比調(diào)節(jié)范圍可達到11．4％～94％，電壓幅值在0～1O.5V之間連續(xù)可調(diào)，同時可作為方波信號源使用，為三角波、鋸齒波、階梯波等其他非正弦波信號產(chǎn)生電路的研究工作提供了條件。 Multisim 10仿真分析和應用電路測試結果表明：該電路能產(chǎn)生較理想的可控矩形波信號，具有低失真、簡單實用、調(diào)試方便、性能穩(wěn)定的優(yōu)點，各項性能指標均達到了設計要求。