信号产生与变换仿真电路.
模电电路设计题及multisim仿真
电路设计一、设计I/V变换电路，实现2mA的电流信号转换为5V的电压信号。
1、电路图与仿真结果：如图一，2、电路说明：电路中使用了最简单常见的运放LM324系列，电路结构简单，可以广泛应用，如果对精度要求更高，可以选用精密运放，如OPA系列的运放。
电路原理简单，由理想运放的虚断特性，】广广2mA，由虚短特性u二u二0，所以u=-i X R=-5V，从而实现了将2mA的电流信号转换为5V NPof2的电压信号。
3、参数确定方法：根据u=-i X R，要求输入2m A的电流输出5V的电压，可以确定oi2R=2.5k0。
24、分析总结：由于输出电压仅与i和R有关，改变R电路就可以实现不同电流型号转化i22为要求的电压信号。
同时由于不同场合条件不同，对电路稳定性的要求不同，可以根据实际条件改变运放型号，使电路可以在更广泛的范围里应用。
二、设计精密放大电路，其放大倍数为100倍。
1、电路图与仿真结果：如图二、图三，2、电路说明：电路用OPA系列精密运放实现精密放大，仿真结果如图三，电路为两级放大电路，每级的放大倍数为10。
则经两级放大后放大100倍。
而如果仅用一个运放完成100倍放大，仿真结果如图四，从示波器读数上可以看出放大结果为：A =982.55=98.3并不精密，而两级放大，放大倍数为A =999.3=99.99，精密u 9.997u 9.994程度大大提高，因此选用两级放大电路。
电路图：图二3、参数确定方法:1、电路图与仿真结果:电路图：如图五，各放大电路的放大倍数分别为A 二1+R=10,R1u1RA 二1+負二10，所以只要 R5u2三、设计信号处理电路，完成如下运算Uo=2.5+u : i仿真结图图四仿真结果：如图六,图六其中通过信号源输入一个峰值为I V，频率为1k Hz正弦波，示波器的通道A 接信号源，通道B接信号处理电路输出端。
示波器上的输出波形如图，根据从读数上可以看出，输出电压U 的最大值与最小值分别为3.499V 和1.502V ，满足o设计要求：u =2.5+u 。
基于EDA的交通信号灯电路的设计与仿真
基于EDA的交通信号灯电路的设计与仿真传统的交通信号灯控制电路的设计是基于中、小规模集成电路，电路元件多、焊接复杂、故障率高、可靠性低，而且控制系统的功能扩展及调试都需要硬件电路的支持，为日常维护和管理增加了难度。
目前很多城市的交通信号灯还是应用传统的电路设计，一旦交通信号灯出现故障，不能及时维修和处理，势必会造成道路的交通混乱。
通过技术的改进，采用基于EDA技术的交通信号灯控制电路弥补了传统设计中的缺点，通过VHDL语言编写系统控制程序，利用软件控制整个系统的硬件电路，还可以利用EDA集成开发环境对交通信号灯的设计进行仿真，验证设计结果是否实现。
改进后的交通信号灯电路组成元器件少，可靠性高，操作简单，实现可扩展功能。
1 交通信号灯控制电路1.1 交通信号灯工作原理基于FPGA的交通信号灯控制电路主要用于甲乙两条车道汇合点形成的十字交叉路口，甲乙两车道各有一组红、黄、绿灯和倒计时显示器，用以指挥车辆和行人有序的通行。
两组红绿灯分别对两个方向上的交通运行状态进行管理，红灯亮表示该道路禁止通行，黄灯表示停车，绿灯表示可以通行;倒计时显示器是用来显示允许通行或禁止通行的时间，以倒计时方式显示交通灯闪亮持续时间。
为每个灯的闪亮状态设置一个初始值，指示灯状态改变后，开始按照初始值倒计时，倒计时归零后，灯的状态将会改变至下一个状态。
交通灯两车道的指示灯闪亮状态是相关的，每个方向的灯闪亮状态影响着另一个方向的指示灯闪亮状态，这样才能够协调两个方向的车流。
甲乙两车道交通灯工作状态如表1所示，其中“1”代表点亮，“0”代表熄灭。
当甲车道绿灯亮时，乙车道对应红灯亮，由绿灯转换红灯的过渡阶段黄灯亮。
同理，乙车道绿灯亮时，甲车道的交通灯也遵循此规则。
当出现特殊情况时，各方向均亮红灯，倒计时停止，特殊运行状态结束后，控制器恢复原来状态，继续运行。
1.2 交通信号灯电路结构根据交叉路口交通灯工作原理，图1为交通信号灯控制电路的原理图。
脉冲波形产生与变换电路(课件)
2
矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
3
主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲 出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的 比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降 沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所 需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需 的时间。
4
6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态 ，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数 单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电 过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式 不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如 图6.2.1、6.2.5所示。
41
随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高， 因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值 电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过 程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
42
②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
14
图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
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图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法 （a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发 （b）使用内部电 阻Rint 且采用上升沿触发
PWM信号发生电路
1．PWM信号概述脉冲宽度调制（PWM）信号广泛使用在电力变流技术中，以其作为控制信号可完成DC-DC变换（开关电源）、DC-AC变换（逆变电源）、AC-AC变换（斩控调压）和AC-DC变换（功率因数校正）。
产生PWM信号的方法有多种，现分别论述如下：1）普通电子元件构成PWM发生器电路基本原理是由三角波或锯齿波发生器产生高频调制波，经比较器产生PWM 信号。
三角波或锯齿波与可调直流电压比较，产生可调占空比PWM信号；与正弦基波比较，产生占空比按正弦规律变化的SPWM信号。
此方法优点是成本低、各环节波形和电压值可观测、易于扩展应用电路等。
缺点是电路集成度低，不利于产品化。
2）单片机自动生成PWM信号基本原理是由单片机内部集成PWM发生器模块在程序控制下产生PWM信号。
优点是电路简单、便于程序控制。
缺点是不利于学生观测PWM产生过程，闭环控制复杂和使用时受单片机性能制约。
3）可编程逻辑器件编程产生PWM信号基本原理是以复杂可编程逻辑器件（CPLD）或现场可编程门阵列器件（FPGA）为硬件基础，设计专用程序产生PWM信号。
优点是电路简单、PWM频率和占空比定量准确。
缺点是闭环控制复杂，产生SPWM信号难度大。
4）专用芯片产生PWM信号是生产厂家设计、生产的特定功能芯片。
优点是使用方便、安全，便于应用到产品设计中。
缺点是不利于学生观测PWM产生过程和灵活调节各项参数。
2．电子元件构成PWM发生器电路D15.1KR1100KR210KR31000pFC VCCVCCVC(12V)VEEVE(-12V)VEE85326741AD811U4 4.5mHL1KRL 10KRp_1VCC(5V)VCC(5V)VEE(-5V)Vo_385326741LM741CNU185326741LM741CNU285326741LM741CNU3Vo_1GNDVo_210uFC Vo_sin_A图1电子元件构成PWM 发生器电路3．集成芯片SG3525构成PWM 发生器电路一、PWM 信号发生电路说明实验电路中，驱动开关管的PWM 信号由专用PWM 控制集成芯片SG3525产生（美国Silicon General 公司生产），PWM 信号发生器电路如图2所示。
第3章信号产生与变换电路的分析与制作4
下午3时25分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
方法3：教师评价 注意听取老师的评价也是检验学习效果的一个很好方法。 老师对学生的评价是多方面，主要有如下几方面： （1）课堂讲课与提问。 （2）作业的布置与批改。 （3）电路制作与报告。 （4）单元测试与评价。 这里再次提醒，今后工作中对每个人的表达能力、写作 能力、归纳评价能力与动手操作能力相比同样重要。所以在 学习中需要加强这方面的训练和培养。
O
–UZ UREF
特点：
1) 工作在非线性区 2) 不存在虚短 (除了uI = UREF 时) 3) 存在虚断
下午3时25分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
六、非正弦波振荡电路 1. 产生方波振荡的基本原理
当施密特触发器输出高(低)电平时，电容 C 的充电方向不同， 每当 uC 超过上(下)门限电压时，施密特触发器的输出电平 就发生跳变，使电容改变充电方向，于是形成 uO 周而复始 的高、低电平跳变，即方波振荡。
RE
1 f0 2 LC
RB1
RB2
CE
+VCC
电感三点式
CB RB2 RE
V
C1 CE
L1
L2
C
下午3时25分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
f0
1 2 LC 1 2 ( L1 L2 2 M )C
+VCC
V
电容三点式
RB1 CB RB2
f0
1 2 LC
下午3时25分
第5章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
下午3时25分
基于LM324的信号发生器设计与仿真_王正勇
波形产生和变 换 的 方 案 很 多［３－４］，这 里 采 用 图 １ 所 示正弦波→ 方 波 → 三 角 波 方 案。 其 中 正 弦 波 采 用 ＲＣ 桥 氏 振 荡 电 路 产 生 ，其 特 点 是 振 幅 和 频 率 稳 定 且 调 节 方 便，能够产生频率很低 的 正 弦 信 号；然 后 用 过 零 比 较 器 产生方波，再经过 ＲＣ 积 分 电 路 产 生 三 角 波，三 种 信 号 的频率相同。
调节一定范围的频率，而 这 三 范 围 有 交 叉，故 可 实 现 频
率连续可调。如 要 产 生 ２００ Ｈｚ～２ｋＨｚ的 信 号，可 将 电容置为３３ｎＦ，再同时 调 节 ＲＶ１ ，ＲＶ２ 使 之 与 Ｒ１，Ｒ２ 串 联的阻值在２４ｋΩ～２．４ｋΩ 之间变化。 ２．２ 方 波 产 生 电 路
方 波 产 生 电 路 相 对 比 较 简 单，将 运 算 放 大 器
ＬＭ３２４的反相输 入 端 接 地，同 相 输 入 端 接 正 弦 波 产 生 电 路 的 输 出 端 构 成 过 零 比 较 器 ，如 图 ４ 所 示 。
图２ ＲＣ 桥式振荡电路
在实际应 用 中，为 了 能 够 调 节 频 率 与 放 大 器 的 增 益，可采用如图３所示电 路。 其 中：Ｒ３ ～ Ｒ５ 与 二 极 管 Ｄ１，Ｄ２ 构成负反馈网络和稳幅环节。调节ＲＶ３ 可改变负 反馈的反馈系数，从而 调 整 放 大 电 路 的 电 压 增 益，使 之 满足振荡的复制条件。
图 ４ 方 波 产 生 电 路
当输入的正弦信号ｓｉｎ在 正 负 半 周 之 间 变 化 时，输 出 为 幅 值 固 定 且 与 正 弦 波 同 相 的 方 波 信 号 ｓｑｕ。 ２．３ 三 角 波 产 生 电 路
6章信号产生与变换电路
1 f0 2 LC
振荡频率仅取决于电感L和电容C，与C1、C2和管子的极 间电容关系很小，因此振荡频率的稳定度较高，其频率稳定 度的值可小于0.01％。再高的稳定度 时，要用晶体振荡器。
6.1.4 石英晶体正弦波振荡电路
1．石英晶体的基本知识
（1）压电特性
在石英晶片两极加一电场，晶片会产生机械变形。相 反，若在晶片上施加机械压力，则在晶片相应的方向上会 产生一定的电扬，这种现象称为压电效应。一般情况下， 晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅都非常小，只有在 外加某一特定频率交变电压时，振幅才明显加大，这种现 象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。上述 特定频率称为晶体的固有频率或谐振频率。
三角波振荡电路 锯齿波振荡电路
6.1 正弦波振荡电路
在科学研究、工业生产、医学、通讯、测量、自 控和广播技术等领域里，常常需要某一频率的正弦波 作为信号源。例如，在实验室，人们常用正弦波作为 信号源，测量放大器的放大倍数，观察波形的失真情 况。在工业生产中， ，应用高频正弦信号可以进行感 应加热，利用超声波可以探测金属内的缺陷；在医疗 仪器中，利用超声波可以检测人体内器官的病变。在 通讯和广播中更离不开正弦波。可见，正弦波应用非 常广泛，只是应用场合不同，对正弦波的频率、功率 等的要求不同而已。 正弦波振荡电路又叫正弦波产生电路。
为了减少管子的极间电容对振荡频率的影响，可在电感 L支路中串接电容C，使谐振频率主要由L和C决定，而Cl和 C2只起分压作用。
电容三点式改进电路
+VCC Rb1 Cb C1 Rb2 Ce uf Re C2 L
Rc
1 f0 2 LC
1 1 1 1 1 C C C1 C2 C
1．石英晶体的基本知识 （2）等效电路
基于Matlab／SIMULINK的桥式直流PWM变换电路实验仿真分析
基于Matlab／SIMULINK的桥式直流PWM变换电路实验仿真分析本文以MATLAB软件的SIMULINK仿真软件包为平台，对桥式直流PWM 变换电路进行仿真分析文章对每个电路首先进行原理分析，进而建立相应的仿真模型，经过详细计算确定并设置仿真参数进行仿真，对于每次仿真结果均采用可视化波形图的方式直接输出。
在对仿真结果分析的基础上，不断优化仿真参数，使其最大化再现实际物理过程，并根据各个电路的性能进行参数改变从而观察结果的异同。
标签：SIMULINK；PWM；电路仿真1 桥式直流PWM变换电路简介桥式直流PWM变流器仿真实验是对全控型器件的应用。
实验电路中，前端为不可控整流、后端为开关型逆变器，此结构形式应用最为广泛。
逆变器的控制采用PWM方式。
对这个实验有所掌握的话，对后续课程设计直流调速系统也会有很大启发。
因为直流PWM-M调速系统近年来发展很快，直流PWM-M调速系统采用全控型电力电子器件，调制频率高，与晶闸管直流调速系统相比动态响应速度快，电动机转矩平稳脉动小，有很大优越性，因此在小功率调速系统和伺服系统中的应用越来越广泛。
2 桥式直流PWM变换电路的工作原理本实验系统的主电路采用双极性PWM控制方式，其中主电路由四个MOSFET（VT1～VT4）构成H桥。
Ub1～Ub4分别由PWM调制电路产生后经过驱动电路放大，再送到MOSFET相应的栅极，用以控制MOSFET的通断。
在双极性的控制方式中，VT1和VT4的栅极由一路信号驱动，VT2和VT3的栅极由另一路信号驱动，它们成对导通。
控制开关器件的通断时间可以调节输出电压的大小，若VT1和VT4的导通时间大于VT2和VT3的导通时问，输出电压的平均值为正，VT2和VT3的导通时间大于VT1和VT4的导通时间，则输出电压的平均值为负，所以可以用于直流电动机的可逆运行。
3 计算机仿真实验（1）桥式直流PWM变换电路仿真模型的建立。
根据所要仿真的电路，在SIMULINK窗口的仿真平台上构建仿真模型。