是Image（）公司推出的以為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)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(shù)字開(kāi)關(guān)電路，兩個(gè)二補(bǔ)碼（2級(jí)）是從邏輯電路中形成。邏輯電路的同步操作，嚴(yán)格規(guī)定的時(shí)間間隔，使方波快速轉(zhuǎn)換和定時(shí)參考訊號(hào)適當(dāng)“時(shí)鐘”被使用。她們不在，導(dǎo)致電磁幅射脈沖電壓，影響了閉路的結(jié)果，導(dǎo)致噪聲和錯(cuò)誤。公元確切和特別敏感的電路，如傳感器器，以防止這個(gè)問(wèn)題，借此作為時(shí)序參考方波，而不是正弦波。
由于圓形波電流只有兩種狀態(tài)，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(tài)手動(dòng)地互相轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反饋；由于輸出狀態(tài)應(yīng)按一定的時(shí)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(huán)節(jié)來(lái)確定每種狀態(tài)維持的時(shí)間。本文對(duì)圓形波訊號(hào)發(fā)生器進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)及仿真及應(yīng)用電路測(cè)試。
圓形波振蕩電路設(shè)計(jì)
圓形波發(fā)生器電路有多種方案，本設(shè)計(jì)以運(yùn)算放大器為核心，由方形波振蕩電路、幅值調(diào)節(jié)電路兩部份組成。電路設(shè)計(jì)方案和元元件選擇的原則是：工作穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、安裝調(diào)試便捷、性能參數(shù)達(dá)標(biāo)。
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(kāi)關(guān)作用，RC電路的作用是形成暫態(tài)過(guò)程。RC回路既是延后環(huán)節(jié)，亦是反饋網(wǎng)路，通過(guò)RC充、放電過(guò)程實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的手動(dòng)轉(zhuǎn)換。在集電極的輸出端引入限流內(nèi)阻和兩個(gè)背靠背的穩(wěn)壓管就組成了如圖1所示的單向限幅圓形波發(fā)生器。
圖1中滯回比較器的閥值電流
假定接通電源時(shí)，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(dǎo)通，VD1截至，uo通過(guò)內(nèi)阻R3和R6給電容C充電，忽視晶閘管的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻，充電時(shí)間常數(shù)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(shí)，uo=+Uz保持不變。當(dāng)uN≥up時(shí)，uo立刻從+Uz躍變?yōu)?Uz，同時(shí)up從+UT躍變?yōu)?UT，晶閘管VD1導(dǎo)通，VD2截至，電容C開(kāi)始通過(guò)R3和R5放電，放電時(shí)間常數(shù)近似為（R3+R5）C，使集電極反相輸入端電流uN逐步增長(zhǎng)，在uN》up時(shí)，uo=-Uz保持不變。當(dāng)uN≤up時(shí)，uo又從-Uz躍變?yōu)?Uz，電容C又開(kāi)始充電，集電極輸出狀態(tài)再度翻轉(zhuǎn)。這么周而復(fù)始，電路形成了推挽振蕩，輸出端輸出梯形波訊號(hào)。
一般將圓形波輸出高電平的持續(xù)時(shí)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?qū)щ娦允闺娙莩洹⒎烹姷耐凡煌蚨顾鼈兊臅r(shí)間常數(shù)不同，實(shí)現(xiàn)了輸出電流紋波的調(diào)節(jié)。
圖1圓形波發(fā)生器的輸出電流幅值等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，電路輸出電流正、負(fù)幅度對(duì)稱。
由上述剖析可知，調(diào)節(jié)電位器R5或R6可改變方形波發(fā)生器的振蕩頻度及轉(zhuǎn)矩。假如在圖1中電容C處通過(guò)一只多路開(kāi)關(guān)投入不同數(shù)值的電容，則可實(shí)現(xiàn)輸出訊號(hào)的頻段控制。
在低頻范圍（如10Hz～1OkHz）以內(nèi)，對(duì)于固定頻度來(lái)說(shuō)，圖1所示電路是一種較好的振蕩電路。當(dāng)振蕩頻度較高時(shí)，為了獲得前后邊緣較陡的圓形波，宜選擇轉(zhuǎn)換速度較高的集電極。
10仿真剖析
在10中構(gòu)建如圖2所示的圓形波訊號(hào)發(fā)生器，打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，觀察電路的起振過(guò)程，并觀測(cè)當(dāng)R5、R6及R7變化時(shí)電路輸出波形的參數(shù)。文中參數(shù)及波形以電容C1為例，開(kāi)關(guān)撥至C2時(shí)電路的測(cè)試方式相同。
R5、R6均為最大值時(shí)，圓形波發(fā)生器輸出波形的頻度最小，如圖3（a）；R5、R6均為0時(shí)，輸出波形頻度最大，如圖3（b）。輸出訊號(hào)頻度調(diào)節(jié)范圍為1．77～21．5kHz。如作為方波訊號(hào)源（基頻嚴(yán)格為50％）使用時(shí)，方波訊號(hào)的頻度調(diào)節(jié)范圍為2．64—21．5kHz。
R5為最大值、R6為0時(shí)，圓形波發(fā)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(shí)，輸出波形的信噪比最大，如圖4（b）。輸出訊號(hào)信噪比調(diào)節(jié)范圍為11％～94％。
通過(guò)參數(shù)掃描剖析（Sweep）中的瞬態(tài)剖析（）選擇內(nèi)阻R7為掃描器件，設(shè)置采樣內(nèi)阻值由O至最大值時(shí)，圓形波輸出電流幅值在0～10．45V之間連續(xù)可調(diào)電阻的測(cè)量電路圖描述，如圖5所示。
在圖2電路輸出端并聯(lián)一只200Ω負(fù)載內(nèi)阻，測(cè)得電路的輸出阻抗為144Ω，同理測(cè)出未接入幅值調(diào)節(jié)電路時(shí)的輸出阻抗為968Ω。可見(jiàn)，幅值調(diào)節(jié)電路增強(qiáng)了圓形波訊號(hào)發(fā)生器的帶負(fù)載能力。
應(yīng)用電路測(cè)試
選用雙集成集電極（±12V雙電源供電），選用晶閘管、HZ5C2單向穩(wěn)壓管，對(duì)圖2所示圓形波訊號(hào)發(fā)生器進(jìn)行應(yīng)用電路實(shí)測(cè)剖析電阻的測(cè)量電路圖描述，調(diào)節(jié)電位器R5、R6及R7，通過(guò)示波器觀測(cè)應(yīng)用電路的輸出波形分別如圖6、圖7所示。
由圖6、圖7測(cè)得圓形波發(fā)生器應(yīng)用電路的輸出波數(shù)組數(shù)如下：頻度調(diào)節(jié)范圍為1．72～23．8kHz，作為方波訊號(hào)源時(shí)頻度調(diào)節(jié)范圍為2．6～23．8kHz；信噪比調(diào)節(jié)范圍為11．4％～94％；電流幅值調(diào)節(jié)范圍為0～10．5V；電路的輸出阻抗為224Ω。未接入幅值調(diào)節(jié)電路時(shí)的輸出阻抗為l042Ω。所測(cè)參數(shù)與10仿真剖析結(jié)果基本接近。
本文亦對(duì)電容C2分別取100nF和1μF時(shí)的應(yīng)用電路進(jìn)行了測(cè)試，綜合測(cè)試結(jié)果剖析可知：圖2圓形波發(fā)生器相鄰兩擋頻度的可調(diào)范圍相互覆蓋，輸出訊號(hào)的頻度在16Hz～23．8kHz之間連續(xù)可調(diào)，電路實(shí)現(xiàn)了多頻段的控制。