实验三十、压控振荡电路的测量

最新推荐文章于 2024-10-31 14:48:17 发布

passxgx

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分类专栏：模电Multisim实验文章标签：硬件工程嵌入式硬件

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文章详细介绍了利用Multisim分析的压控振荡电路，包括电路设计、仿真过程中的电压比较器和积分电路、理论计算振荡频率的方法，以及实际测试中输出电压与频率的实验结果和误差分析。

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一、题目

利用 Multisim 分析图1所示电路，测试各项指标参数。

在这里插入图片描述 $压控振荡电路图1\,\,压控振荡电路$

二、仿真电路

仿真电路如图2(a)所示，其中 $A1\textrm A_1$ 采用通用型集成运放 LM324AJ， $A2\textrm A_2$ 采用虚拟电压比较器；积分运算电路和电压比较器的输出波形如图（b）所示。
在这里插入图片描述 $(a)$ $(b)$ $图 2$

三、理论计算

如图1所示，电压比较器的阈值电压： $V±U_T=±U_Z=±8\,\textrm V$ 由振荡周期近似等于积分电路反向积分时间，可得 $−UT≈−1R1C⋅uIT+UT-U_T\approx-\frac{1}{R_1C}\cdot u_{\scriptscriptstyle I}T+U_T$ 得 $T≈2UTR1CuIT\approx\frac{2U_TR_1C}{u_{\scriptscriptstyle I}}$ 故振荡频率 $f≈uI2UTR1C=62.5uIf\approx\frac{u_{\scriptscriptstyle I}}{2U_TR_1C}=62.5u_{\scriptscriptstyle I}$

四、仿真结果

测试输出电压的幅值，周期及计算出的频率结果如表1所示，相对误差是测量频率与估算频率差值与估算频率之比的百分数。

输入电压幅值/V	输出电压			估算频率/Hz	测量频率与估算频率的相对误差
输入电压幅值/V	幅值/V	周期/ms	频率/Hz	估算频率/Hz	测量频率与估算频率的相对误差
0.5	≈ ± 8	34.355	29.108	31.25	-6.85%
1	≈ ± 8	17.097	58.489	62.5	-6.42%
1.5	≈ ± 8	10.645	93.941	93.75	2.04%
2	≈ ± 8	8.548	116.986	125	-6.41%
2.5	≈ ± 8	6.774	147.623	156.25	-5.52%
3	≈ ± 8	5.645	177.148	187.5	-5.52%
3.5	≈ ± 8	4.919	203.293	218.75	-7.07%
4	≈ ± 8	4.274	233.973	250	-6.41%
4.5	≈ ± 8	3.790	263.852	281.25	-6.19%
5	≈ ± 8	3.387	295.247	312.5	-5.52%
5.5	≈ ± 8	3.065	326.264	343.75	-5.09%
6	≈ ± 8	2.823	354.233	375	-5.54%
6.2	≈ ± 8	2.774	360.490	387.5	-6.97%
6.5	≈ ± 8	2.742	364.697	406.25	-10.23%
7	≈ ± 8	2.516	397.456	437.5	-9.15%

五、结论

由表可知，输出电压的频率 $f$ 与输入直流电压 $uIu_{\scriptscriptstyle I}$ 的幅值成正比， $uIu_{\scriptscriptstyle I}$ 的上限值约为 $V6\,\textrm V$ ，转换频率的相对误差约为 $6%6\%$ 。由此可见，若要实用化，还需减小误差。此外，输入电压幅值的变化基本不影响输出电压的幅值。