電子產品綜合設計Proteus仿真

吳健 郭銳* 沈陽工學院 信息與控制學院 劉文宇 國網遼寧省電力有限公司檢修分公司

1 前言

Proteus提供的智能模擬仿真環(huán)境能夠使得實驗具有高效性與確定性，同時其內嵌的圖表分析使得實驗結果直觀明了，另外Proteus提供的多種單片機芯片及虛擬儀器，使得直接在PC上進行預開發(fā)成為可能。

本書的作者具有較豐富的結合Proteus的電子設計開發(fā)經驗，因此，也是希望讀者在閱覽本書后有這種“從概念到成品”的高效性、自主性的開發(fā)能力。

2 正弦振蕩電路

RC正弦波振蕩電路結構簡單，性能可靠，用來產生幾十kHz以下的低頻正弦信號。

正弦波振蕩電路的設計要求是輸出頻率范圍：200Hz～50kHz，分兩波段連續(xù)可調。由于要求輸出頻率連續(xù)可調，所以RC選頻網絡中應包括可調元件。一般情況下，采用波段開關切換電容的方式實現頻段的粗調，在每一頻段內用雙聯電位器完成本波段內頻率的細調。這里用波段開關 S1、S2 對選頻網絡中的電容 C1、C3（2200pF）和 C2、C4（0.022F）進行切換實現頻率粗調。用雙聯電位器W1、W2（50kΩ）和R1、R2（1.5kΩ）的串聯完成頻率的細調。串聯R1、R2是防止雙聯電位器調到0Ω時使電路工作異常。

選頻網絡中要求電阻 R1、R2 選用精度為 1%的電阻；雙聯電位器中的兩個電位器在調節(jié)時的阻值偏差不能太大；電容 C1、C3、C2、C4 的誤差不能超過 5%。若不能滿足上述要求，會產生失真的正弦波。

3 方波產生電路

方波產生方法很多，最簡單的方法是通過零比較器。將正弦波產生電路輸出的正弦波經過零比較器即可得到同頻的方波.

零比較器的原理是：將輸入電壓ui與0比較，當ui>0時，運放處于負飽和狀態(tài)，輸出電壓u0=u0L（u0L為低電平）；當ui<0時，運放處于正飽和態(tài)，輸出電壓u0=u0H（u0H為高電平）。由于當ui=0時輸出電壓發(fā)生翻轉，稱“過零電壓比較器”，當輸出低電平時，若無穩(wěn)壓管VD3，VD4，則UOL等于負電源電壓（-12V）；同理，輸出高電平UOH等于正電源電壓（+12V）。

4 三角波產生電路

集成運放U1及其周圍R1～R4、VDZ構成電壓比較器，集成運放U2及其周圍原件R、C、R5構成積分器，輸出為三角波，輸出電壓為uo=－1/RC∫uo1dt 三角波的頻率為f=R1/4RCR2

三角波的幅度為Uo=(R1/R2) ×Uz,輸出頻率范圍:250Hz～33kHz,分兩波段連續(xù)可調，輸出電壓范圍(0～10)Vp-p。根據三角波頻率與幅度公式確定電路中的參數?？傻?R8+W5)/R7=Uo/Uz=1取R7=39，則 R8+W5=39，取 R3=20，W5為 50的 電 位 器，平 衡 電 阻R6=R7∥

三角波頻率為f=1/4(R9+W6)C，取R9=3，電位器W6為50，切換電容 C5=2200pF，C6=0.022uF。

5 直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源用于給集成運放供電，由于集成運放在工作時的電壓為±12V，所以選用三端穩(wěn)壓塊的型號為LM7812和LM7912。根據經驗值，LM7812的輸出端電壓應為(15～20V),LM7912的輸出端電壓應為(－20～-15V)，所以選用雙15V輸出的變壓器。整流管選用1N4007即可滿足要求。VD11和VD12是輸出保護二極管，一旦輸出高于輸入時，它們導通，保護LM7812和LM7912的輸出級不被損壞。發(fā)光二極管VD13具有電源指示作用，R11是其限流電阻。一般發(fā)光二極管的導通電壓為1.5～2.0V,其正常發(fā)光時通過的電流在10mA左右。電路中C11兩端電壓約為36V，則電阻R11的組值計算方法是R11=(36V-2V)/11mA≈3。

直流穩(wěn)壓電源電路電路

[1]劉祖其.電氣控制與可編程序控制器應用技術.北京：機械工業(yè)出版社，2009

[2]屈虹等，可編程控制器原理與應用.北京：中國電力出版社，2007