电子电路系统仿真举例.DOCVIP

9、电子电路系统仿真举例 本章主要介绍小型电子电路系统的设计与仿真，用好EWB的子电路功能，将使系统分析过程大大简化。 9.1 多波形函数发生器 1. 方波—三角波发生器 利用集成运算放大器构成的多波形函数发生器电路如图9.1—1所示，其中AR2组成迟滞比较器，AR3组成积分器，通过正反馈环路使电路产生振荡，便可在AR2输出端（Vo1）产生方波输出。该方波经AR3积分后，在其输出端（Vo2）产生三角波输出。 图9.1—1 多波形函数产生电路 在图9.1—1中给定参数条件下，用示波器测得Vo1（VA）和Vo2（VB）的电压波形如图9.1—2所示。 根据示波器显示电压波形，测得方波和三角波电压周期：T=0.5ms×2.2=1.1ms。 敲击W键，调节可变电阻器R11，可改变积分器的充放电时间常数，从而改变三角波和方波电压周期。 2. 锯齿波—窄脉冲发生器 若敲击K键，将开关S1闭和，则导引二极管D3和电阻R16与电阻R12并联，使积分器在两个方向上的积分时间常数产生较大差异，使三角波电压下降边时间大大缩短，从而将三角波变为锯齿波，而方波则由于正负半周严重不对称，而成为窄脉冲。读者可改变参数通过示波器自行观测波形变化。 图9.1—2 方波—三角波发生器输出波形 3. 方波—正弦波发生器 在图9.1—1中，集成运放AR1组成带通滤波器，其功能是将输入方波电压经过带同滤波转换为特定频率的正弦波电压输出。 我们先单独对AR1组成带通滤波器进行交流频率分析，分析电路如图9.1—3所示，选择EWB分析菜单中的交流频率分析项，在交流频率分析参数设置对话框中，设置扫描起始和终止频率分别为1Hz和1MHz，扫描形式为十进制，纵向尺度为线性，输出端为节点3。点击仿真按钮后得频率响应曲线如图9.1—4所示。 图9.1—3 带通滤波器的交流频率分析电路 图9.1—4 带通滤波器的频率响应 观察图9.1—4带通滤波器的幅频响应曲线，可知其中心频率fo(X1)=75Hz。具备了良好的选频特性。 将带通滤波器输入端接至方波发生器输出端可变电阻R10的抽头处（见图9.1—1），将示波器VA接方波发生器输出Vo1，VB接正弦波输出端Vo3，闭合仿真电源开关后，打开示波器面板，测得方波及方波经带通滤波后转换之正弦波如图9.1—5所示。 图9.1—5 方波—正弦波发生器输出波形 敲击R键，调节可变电阻R10，可调节带通滤波器输入方波电压的幅值，进而调节正弦波电压的幅值。 9.2 单电源互补对称功率放大器（OTL） 一单电源互补对称功放电路如图9.2—1所示，因为电源电压（V1）为15V，因此，静态时可调整R9或R6使Q1射极直流电位为7.5V(如电压表M1所指示)。 电路的交流电压放大倍数： 电路的最大输出电压峰值： 式中：VCES为晶体管Q1或Q2的饱和压降。 最大输出功率： 读者在做输出功率仿真测试时，可通过测量负载电阻（R7）两端的电压有效值换算得到。 图9.2—1 单电源功率放大器 在图9.2—1所示电路中，当输入峰值0.1V、频率1kHz的交流电压时，用示波器测得输入、输出电压波形如图9.2—2所示。 实测电压放大倍数为： 与理论值基本相符。 图9.2—1 单电源功率放大器的电压工作波形 9.3 双电源互补对称功率放大器（OCL） 一双电源互补对称功放电路如图9.3—1所示。 电路的交流电压放大倍数： 电路的最大输出电压峰值： 式中：VCES为晶体管Q13或Q14的饱和压降。 最大输出功率： 同样，读者可通过测量负载电阻（R25）两端的交流电压有效值，换算出输出功率。 图9.3—1 双电源互补对称功率放大器 在图9.3—1所示电路中，当输入峰值0.4V、频率1kHz的交流电压时，用示波器测得输入、输出电压波形如图9.3—2所示。 实测电压放大倍数为： 与理论值相符。 图9.3—2 双电源互补对称功率放大器工作电压波形 9.4 数字钟 数字钟电路是一个典型的数字电路系统，其由时、分、秒计数器以及校时和显示电路组成。下面介绍利用集成十进制递增计数器（74160）和带译码器的七段显示数码管组成的数字钟电路。计数器74160和七段显示数码管的功能及使用方法在8.4节已有叙述。 1．利用两片74160组成60进制递增计数器 利用两片74160组成的同步60进制递增计数器如图9.4—1所示，其中个位计数器(C1)接成十进制形式。十位计数器(C2)选择QC与QB做反馈端，经与非门输出控制清零端（CLR/），接成六进制计数形式。个位与十位计数器之间采用同步级连方式，将个位计数器的进位输出控制端（RCO）接至十位计数器的计数容许端（ENT），完成个位对十位计数器的进位控制。将个位计数器的RCO端和十位计数器的QC、QA端经与门由CO端输出，作进位