真波形
图4 锯齿波仿
从图4的波形中算出锯齿波的峰峰值为 2V/Div?2.2Div?4.4V
由于要求负载电阻为600?,不能直接进行分压来控制峰峰值为1V,再用功放来满足峰峰值的要求的话,LM324的四功放无法满足整个电路的需求,因此这种锯齿波的单元电路就被放弃了,需要进行改进。
在老师的提醒下,我发现了在NE555芯片构成的脉冲波发生电路中就有锯齿波,只需要在该处输出,然后调整峰峰值便可以得到要求的锯齿波。改进后的电路仿真图如下图5。
图5 改进后的脉冲波和锯齿波发生电路
改进后的电路对脉冲波发生电路的参数也进行了调整,让脉冲波的占空比接近一半。锯齿波发生电路是一个反向比例运算电路,由公式
?Rfuo?u???R???? ?参数的选择如下:
由uo?1V取
Rf?10K?R?35K?
对该电路进行软件仿真得到理论上的锯齿波波形,见图6。图中另一个波形是NE555芯片的输出波形。
图6 改进电路后的脉冲波和锯齿波的仿真波形
得到的锯齿波的峰峰值约为1V,频率与NE555芯片产生的脉冲波频率保持一致,满足实验要求,就完成了锯齿波波形发生电路的理论设计。
(3)正弦波发生电路
在电路的设计初期,一次正弦波,也就是8KHz~10KHz的正弦波发生电路是采用的是截止频率为fc?10KHz的二阶压控电压源低通滤波器,电路图见下图
图7 二阶压控电压源低通滤波器原理图
根据截至频率fc?10KHz,查图确定电容的标称值
图8 二阶压控电压源低通滤波电路参数选取参考图
取C?3.3nF
查表确定电容C1的值,以及K?1时对应的电阻。
Av 1 1.422 5.399 开路 0 0.33C 2 1.126 2.250 6.752 6.752 C 4 0.824 1.537 3.148 9.444 2C 6 0.617 2.051 3.203 16.012 2C 8 0.521 2.429 3.372 23.602 2C 10 0.462 2.742 3.560 32.038 2C R1 R1 R1 R1 R1 表1 二阶压控电压源低通滤波器参数表
因为低通滤波器的输入直接从锯齿波发生电路的输出端引入,峰峰值为1V,所
Av?1R1?1.422K?R2?5.399K?C1?0.33C?0.33?3.3nF?1nF将上列阻值乘以计算出来的K值。
R1?1.422?3?4K?R2?5.399?3?16K?
进行电路仿真后电路图如图
图9 二阶压控电压源低通滤波器仿真电路
图9下部分就是二阶压控电压源低通滤波器电路(一次正弦波产生电路),蓝色的线分别是滤波器的输入和输出端,其中输入端是锯齿波发生电路的输出端,即输入峰峰值为1V的锯齿波。
图10 一次正弦波仿真波形
图中,上部分波形是输入的峰峰值为1V的锯齿波,下部分是一次正弦波,频率与锯齿波保持一致,但是峰峰值没有达到实验要求的1V,有所衰减。于是对电路的参数
重新选择。
Av?2R1?1.126?3?3.3K?R2?2.250?3?6.8K?R3?6.752?3?20K?R4?6.752?3?20K?C1?0.33C?0.33?3.3nF?1nF修改后的仿真电路图如下
图11 改进后的二阶压控电压源低通滤波电路
再次进行波形的仿真,结果如下图:
图12 改进后的一次正弦波仿真波形
从仿真结果可以发现,波形的峰峰值又超过了1V,对电路进行理论分析,发现因