多諧振蕩器設(shè)計(jì)報(bào)告

多諧振蕩器設(shè)計(jì)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)要求產(chǎn)生矩形波的頻率可以通過(guò)電壓控制，實(shí)現(xiàn)壓控振蕩。并且在電壓調(diào)整的過(guò)程中波形不會(huì)出現(xiàn)振蕩、過(guò)沖、毛刺等不穩(wěn)定現(xiàn)象，能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生方波。設(shè)計(jì)報(bào)告中應(yīng)該包括電路截圖、仿真截圖、仿真分析等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、多諧振蕩器相關(guān)簡(jiǎn)介

隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及要求,各種穩(wěn)定的波形產(chǎn)生器成為不可缺少的一部分,而方波是其中比較有代表性的一個(gè)波形。方波在各個(gè)行業(yè)及日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，如電路中的定時(shí)器、分頻器、脈沖信號(hào)發(fā)生器等都需要方波產(chǎn)生電路。而多諧振蕩器則是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，常作為脈沖信號(hào)源。由于多諧振蕩器在工作過(guò)程中沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，故又稱(chēng)為無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。盡管多諧振蕩器有多種電路形式，但它們都具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電路由開(kāi)關(guān)器件和反饋延時(shí)環(huán)節(jié)組成。開(kāi)關(guān)器件可以是邏輯門(mén)、電壓比較器、定時(shí)器等，其作用是產(chǎn)生脈沖信號(hào)的高、低電平。反饋延時(shí)環(huán)節(jié)一般為RC電路，RC電路將輸出電壓延時(shí)后，恰當(dāng)?shù)胤答伒介_(kāi)關(guān)器件輸入端，以改變其輸出狀態(tài)。三、實(shí)驗(yàn)方案確定

本次實(shí)驗(yàn)是通過(guò)施密特觸發(fā)器與晶體管來(lái)構(gòu)成多諧振蕩器電路的開(kāi)關(guān)器件，RC電路來(lái)構(gòu)成反饋延時(shí)環(huán)節(jié),再加入電壓控制部分實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的控制。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、施密特觸發(fā)器的制作

a、原理圖簡(jiǎn)要分析。電路主要部分為Q2管與Q3管兩個(gè)導(dǎo)向器相連，再在輸入與輸出兩個(gè)端口加上Q1管與Q4管構(gòu)成的射極跟隨器進(jìn)行隔離，從而得到更好的頻率特性，使輸出的波形不會(huì)出現(xiàn)毛刺、過(guò)沖、振蕩等不穩(wěn)定現(xiàn)象，并且在壓控電路中不會(huì)對(duì)其它部分有較大影響。其電路圖如下：

b、施密特電路調(diào)試。為了使電路能夠很好地工作，分析原理圖可知，電路的上下門(mén)限電壓由電阻RC1、RC2、RE決定，而射極跟隨器的射極電阻RE1與RE2主要影響電路的輸入與輸出阻抗，同時(shí)對(duì)電路的頻率特性也有一定的影響。因此，在電路仿真調(diào)試的過(guò)程可以有目的性的進(jìn)行元器件參數(shù)設(shè)置。電路調(diào)試的截圖如下：

根據(jù)調(diào)試的參數(shù)對(duì)電阻值進(jìn)行設(shè)置,再仿真可以得到如下電路仿真波形： c、施密特觸發(fā)器原件制作。為了簡(jiǎn)化電路，使振蕩電路的電路圖更加清晰方便分析，可以將施密特電路制作成一個(gè)電路模塊，以至于在振蕩電路中可以直接調(diào)用。模塊制作截圖如下：2、振蕩器電路制作a、原理圖簡(jiǎn)要分析。充電電容為C1，R1與兩個(gè)晶體管組成的復(fù)合管構(gòu)成充電電阻，并且通過(guò)直流電源DC1可以控制充電電阻的大小，進(jìn)而控制充電時(shí)間，達(dá)到控制頻率的目的。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)晶體管截止C1充電，當(dāng)C1上的電壓達(dá)到觸發(fā)器的上門(mén)限電壓時(shí)，觸發(fā)器的VO2端由低電平變?yōu)楦唠娖剑归_(kāi)關(guān)晶體管由截止變?yōu)閷?dǎo)通，而使C1放電，由于觸發(fā)器的下門(mén)限電壓比上門(mén)限電壓要低，因此，當(dāng)C1上的電壓下降到下門(mén)限電壓時(shí)，觸發(fā)器的VO2端由高電平變?yōu)榈碗娖?，使開(kāi)關(guān)晶體管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，使C1再次充電，如此反復(fù)下去，從而在VO2端輸出方波，而在VO1端輸出三角波。電路中的鏡像電流源是為了保證充電電流與放電電流大小一樣，使在改變電壓DC1調(diào)整頻率時(shí)保證方波的占空比不變。二極管D1與D2是為了讓電容放電時(shí)不影響電路其它部分，而二極管D3使為了加大開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電壓，使其更好地截止。電路圖如下：b、電路的仿真與調(diào)試

由以上的電路原理分析可知，在電壓DC1不變的情況下，電阻R1決定充電電路的大小，而電阻R3則決定放電電路的大小，因此，在調(diào)試的過(guò)程中對(duì)電阻R1與R3進(jìn)行設(shè)置可以調(diào)整電路的輸出方波的占空比，下面為將占空比大約調(diào)為50%的調(diào)試截圖與波形截圖。

c、壓控仿真為了檢測(cè)電路是否能夠?qū)嵭袑?duì)電壓DC1的控制，進(jìn)一步對(duì)輸出波形頻率的控制，必須進(jìn)行不同DC1大小的電路仿真，仿真結(jié)果表明DC1確實(shí)能夠控制頻率的大小，達(dá)到了預(yù)期的壓控效果。下面為仿真過(guò)程中三次結(jié)果的截圖。①DC1為8V截圖

②DC1為10V截圖

③DC1為12V截圖

五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

在這次實(shí)驗(yàn)中我遇到了兩個(gè)困難。其一，在制作施密特觸發(fā)器過(guò)程中，首先的電路是直接用兩個(gè)晶體管導(dǎo)向器，而沒(méi)有加射極跟隨器，從而使施密特的仿真波形出現(xiàn)過(guò)沖、毛刺、振蕩現(xiàn)象，就算在施密特仿真中調(diào)好參數(shù)，使輸出穩(wěn)定，但是一但將施密特電路接入振蕩電路中，仿真時(shí)就會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，并且很難調(diào)試，就算調(diào)好，而一但調(diào)波形占空比時(shí)又會(huì)出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象，加入射極跟隨器隔離后則上述的影響很小。

其二，施密特輸出的低電平大約為0.7V左右，如果沒(méi)有加入二極管D3，那么開(kāi)關(guān)管在低電平是不能完全截止，仿真就得不到輸出波形。因此，找出問(wèn)題后我又在電阻R3上串接一個(gè)二極管D3，將截止電壓提高到兩個(gè)PN結(jié)的導(dǎo)通