基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與仿真

3.2.4電路原理圖及參數(shù)電路原理圖

如圖1所示，電路參數(shù)如表1所示。

3.3系統(tǒng)仿真與調(diào)試

3.3.1振蕩器電路

粗調(diào)振蕩電路如果設(shè)計(jì)和安裝無(wú)誤，接通電源即應(yīng)起振。C3輸出端可以得到正弦信號(hào)，若無(wú)震蕩波形，一般有2個(gè)原因：一是無(wú)正反饋，二是閉環(huán)放大倍數(shù)小。首先檢查正反饋支路是否接通，元件是否連接正確。然后則可增大R1，提高閉環(huán)增益。若仍不起振，則應(yīng)檢查運(yùn)算放大器性能是否正常。如果增大R1后電路起振，說(shuō)明負(fù)反饋太大，可適當(dāng)加大R1使振蕩波形穩(wěn)定。正常情況下，改變R1能控制輸出幅度，調(diào)節(jié)雙連電位器能改變頻率，并且波形無(wú)明顯失真。

振蕩電路基本上正常工作后，測(cè)試射極輸出器靜態(tài)工作點(diǎn)是否與設(shè)計(jì)值相符。T2、T3均應(yīng)處在導(dǎo)通狀態(tài)，VCQ3=8 V，若有偏離可適當(dāng)調(diào)節(jié)R6.靜態(tài)調(diào)好后，連通C3，輸出端應(yīng)有完好的正弦波形。若出現(xiàn)波形失真，說(shuō)明射極輸出器靜態(tài)工作不適合，需要重新調(diào)試。

3.3.2振蕩頻率調(diào)節(jié)

振蕩器的頻率主要由RC值決定的。當(dāng)確定C后，改變R值從最小到最大，應(yīng)滿足200 Hz～2 kHz或2～20 kHz的頻率范圍。若低頻端達(dá)不到要求，說(shuō)明R4+R5對(duì)Rmax的旁路作用大，應(yīng)適當(dāng)加大R4+R5的阻值。若高頻率達(dá)不到要求，則可適當(dāng)減小串聯(lián)電阻680Ω的阻值。

3.3.3調(diào)節(jié)幅頻特性

一個(gè)性能良好的振蕩器一定要有好的幅頻特性。即在調(diào)節(jié)振蕩頻率時(shí)，輸出電壓的幅度保持不變。若隨著振蕩頻率的改變，輸出幅度有些變化時(shí)，可能有以下幾方面原因：1）雙連電位器不能嚴(yán)格同步。如果在調(diào)節(jié)電位器時(shí)，在不同的角度，2個(gè)阻值不相等，即文氏電橋中串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中電阻R和并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的R不相等，使其傳輸系數(shù)，正反饋加強(qiáng)，輸出幅度Vopp加大；若，正饋減弱，輸出幅度Vopp減小。因此，幅頻特性變差?？梢?jiàn)，一定要選擇能嚴(yán)格同步改變阻值的雙連電位器。

2）放大環(huán)節(jié)高頻特性不好。首先運(yùn)算放大器高頻特性不好，就會(huì)隨頻率的升高，使Vopp減小。另外，運(yùn)算放大器輸入電容太大，當(dāng)f= fmax時(shí)，由于這一電容的旁路作用，使正反饋減弱，從而使高頻時(shí)Vopp降低，所以在選擇運(yùn)算放大器時(shí)，一定要保證高頻特性好，同時(shí)要輸入電容小的器件。

3）R4+R5阻值不夠大。R4+R5應(yīng)當(dāng)選大于串并聯(lián)網(wǎng)路中的阻值最大值。這樣才可以忽略其對(duì)網(wǎng)絡(luò)旁路作用，尤其隨著振蕩頻率下降，R值較大時(shí)，R4、R5旁路作用嚴(yán)重。所以文式電橋傳輸系數(shù)使輸出幅度隨頻率下降而上升。此時(shí)，應(yīng)R4+R5盡量大一些。

4）調(diào)節(jié)輸出幅度和波形輸出幅的VOPP主要由場(chǎng)效應(yīng)管偏壓VGS和檢波二極管正向壓降以及分壓電阻R2、R3來(lái)決定。從可知，當(dāng)VD，|VGS|確定后，提高輸出幅度可適當(dāng)減小分壓比。若R2、R3以及VD確定了，只好適當(dāng)選取零漂移點(diǎn)偏壓較大的場(chǎng)效應(yīng)管。

波形非線性失真的大小，通常與倍壓檢波輸出的紋波大小和場(chǎng)效應(yīng)管IDS～VDS曲線是否對(duì)原點(diǎn)對(duì)稱等因素有關(guān)。為降低振蕩波形的失真度，應(yīng)適當(dāng)加大檢波器的時(shí)間常數(shù)，選擇IDS～VDS比較理想的場(chǎng)效應(yīng)管。同時(shí)還要注意選擇轉(zhuǎn)換速率SK較高，高頻響應(yīng)較好的運(yùn)算放大器，以便減小高頻時(shí)信號(hào)的非線性失真。如果輸出幅度Vopp太大，還會(huì)因運(yùn)算放大器或射極輸出的動(dòng)態(tài)范圍不夠而產(chǎn)生切波失真。此時(shí)，應(yīng)注意減輕負(fù)載或減小輸出幅度。

利用Multisim軟件進(jìn)行仿真分析，通過(guò)改變參數(shù)，得到需要的音頻信號(hào)。電路的起振過(guò)程及等幅振蕩過(guò)程如圖2和圖3所示。

4結(jié)束語(yǔ)

基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的音頻信號(hào)發(fā)生器能夠得到頻率范圍較寬、波形較好，穩(wěn)定度較高，而且振蕩頻率連續(xù)可調(diào)，更加實(shí)用。由于Multisim實(shí)用性強(qiáng)、界面簡(jiǎn)捷，同時(shí)又具有電路仿真速度更快，界面更加合理等優(yōu)點(diǎn)，是在校大學(xué)生進(jìn)行模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的有力工具。通過(guò)這種綜合訓(xùn)練，學(xué)生可以初步掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，也能夠提高動(dòng)手組織實(shí)驗(yàn)的基本技能，為以后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)