基于Multisim 10的矩形波信號發生器仿真與實現

通過參數掃描分析(Parameter Sweep Analysis)中的瞬態分析(Transient Analysis)選擇電阻R7為掃描元件，設置取樣電阻值由O至最大值時，矩形波輸出電壓幅值在0～10．45 V之間連續可調，如圖5所示。

在圖2電路輸出端并聯一只200 Ω負載電阻，測得電路的輸出阻抗為144 Ω，同理測出未接入幅值調節電路時的輸出阻抗為968 Ω。可見，幅值調節電路提高了矩形波信號發生器的帶負載能力。

3 應用電路測試
選用LF353P雙集成運放(±12 V雙電源供電)，選用1N4001二極管、HZ5C2雙向穩壓管，對圖2所示矩形波信號發生器進行應用電路實測分析，調節電位器R5、R6及R7，通過示波器觀測應用電路的輸出波形分別如圖6、圖7所示。

由圖6、圖7測得矩形波發生器應用電路的輸出波形參數如下：頻率調節范圍為1．72～23．8 kHz，作為方波信號源時頻率調節范圍為2．6～23．8 kHz；占空比調節范圍為11．4％～94％；電壓幅值調節范圍為0～10．5 V；電路的輸出阻抗為224 Ω。未接入幅值調節電路時的輸出阻抗為l 042 Ω。所測參數與Multisim 10仿真分析結果基本接近。
本文亦對電容C2分別取100 nF和1μF時的應用電路進行了測試，綜合測試結果分析可知：圖2矩形波發生器相鄰兩擋頻率的可調范圍互相覆蓋，輸出信號的頻率在16 Hz～23．8 kHz之間連續可調，電路實現了多頻段的控制。

4 理論參數分析
通過對矩形波信號發生器進行理論分析，可知電路理論參數如下：矩形波輸出信號頻率調節范圍為1．92～30．2 kHz，作為方波信號源使用時頻率可調范圍為2．9～30．2 kHz，占空比調節范圍為8．9％～95％，電壓幅值調節范圍為0～10 V，理論參數與Multisim 10仿真分析及應用電路測試結果略有不同，主要是由于電路中二極管的動態電阻以及穩壓二極管的正向導通電壓引起的誤差。

5 結束語
本文在電路設計過程中，先后選用了μA741和LF353P兩種運放電路。通過仿真分析和應用電路測試比較后發現，采用具有高轉換速率的LF353P矩形波發生器輸出波形的上升沿(下降沿)更為陡直，波形更為穩定。
本文設計的矩形波信號發生器的頻率調節范圍可達到16 Hz～23．8 kHz(三頻段控制)，占空比調節范圍可達到11．4％～94％，電壓幅值在0～1O.5V之間連續可調，同時可作為方波信號源使用，為三角波、鋸齒波、階梯波等其他非正弦波信號產生電路的研究工作提供了條件。 Multisim 10仿真分析和應用電路測試結果表明：該電路能產生較理想的可控矩形波信號，具有低失真、簡單實用、調試方便、性能穩定的優點，各項性能指標均達到了設計要求。