电子产品综合设计Proteus仿真

吴健 郭锐* 沈阳工学院 信息与控制学院 刘文宇 国网辽宁省电力有限公司检修分公司

1 前言

Proteus提供的智能模拟仿真环境能够使得实验具有高效性与确定性，同时其内嵌的图表分析使得实验结果直观明了，另外Proteus提供的多种单片机芯片及虚拟仪器，使得直接在PC上进行预开发成为可能。

本书的作者具有较丰富的结合Proteus的电子设计开发经验，因此，也是希望读者在阅览本书后有这种“从概念到成品”的高效性、自主性的开发能力。

2 正弦振荡电路

RC正弦波振荡电路结构简单，性能可靠，用来产生几十kHz以下的低频正弦信号。

正弦波振荡电路的设计要求是输出频率范围：200Hz～50kHz，分两波段连续可调。由于要求输出频率连续可调，所以RC选频网络中应包括可调元件。一般情况下，采用波段开关切换电容的方式实现频段的粗调，在每一频段内用双联电位器完成本波段内频率的细调。这里用波段开关 S1、S2 对选频网络中的电容 C1、C3（2200pF）和 C2、C4（0.022F）进行切换实现频率粗调。用双联电位器W1、W2（50kΩ）和R1、R2（1.5kΩ）的串联完成频率的细调。串联R1、R2是防止双联电位器调到0Ω时使电路工作异常。

选频网络中要求电阻 R1、R2 选用精度为 1%的电阻；双联电位器中的两个电位器在调节时的阻值偏差不能太大；电容 C1、C3、C2、C4 的误差不能超过 5%。若不能满足上述要求，会产生失真的正弦波。

3 方波产生电路

方波产生方法很多，最简单的方法是通过零比较器。将正弦波产生电路输出的正弦波经过零比较器即可得到同频的方波.

零比较器的原理是：将输入电压ui与0比较，当ui>0时，运放处于负饱和状态，输出电压u0=u0L（u0L为低电平）；当ui<0时，运放处于正饱和态，输出电压u0=u0H（u0H为高电平）。由于当ui=0时输出电压发生翻转，称“过零电压比较器”，当输出低电平时，若无稳压管VD3，VD4，则UOL等于负电源电压（-12V）；同理，输出高电平UOH等于正电源电压（+12V）。

4 三角波产生电路

集成运放U1及其周围R1～R4、VDZ构成电压比较器，集成运放U2及其周围原件R、C、R5构成积分器，输出为三角波，输出电压为uo=－1/RC∫uo1dt 三角波的频率为f=R1/4RCR2

三角波的幅度为Uo=(R1/R2) ×Uz,输出频率范围:250Hz～33kHz,分两波段连续可调，输出电压范围(0～10)Vp-p。根据三角波频率与幅度公式确定电路中的参数。可得(R8+W5)/R7=Uo/Uz=1取R7=39，则 R8+W5=39，取 R3=20，W5为 50的 电 位 器，平 衡 电 阻R6=R7∥

三角波频率为f=1/4(R9+W6)C，取R9=3，电位器W6为50，切换电容 C5=2200pF，C6=0.022uF。

5 直流稳压电源

直流稳压电源用于给集成运放供电，由于集成运放在工作时的电压为±12V，所以选用三端稳压块的型号为LM7812和LM7912。根据经验值，LM7812的输出端电压应为(15～20V),LM7912的输出端电压应为(－20～-15V)，所以选用双15V输出的变压器。整流管选用1N4007即可满足要求。VD11和VD12是输出保护二极管，一旦输出高于输入时，它们导通，保护LM7812和LM7912的输出级不被损坏。发光二极管VD13具有电源指示作用，R11是其限流电阻。一般发光二极管的导通电压为1.5～2.0V,其正常发光时通过的电流在10mA左右。电路中C11两端电压约为36V，则电阻R11的组值计算方法是R11=(36V-2V)/11mA≈3。

直流稳压电源电路电路

[1]刘祖其.电气控制与可编程序控制器应用技术.北京：机械工业出版社，2009

[2]屈虹等，可编程控制器原理与应用.北京：中国电力出版社，2007