本文主要是介绍基于multisim的可调幅多波形发生器，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
基于multisim的可调幅多波形发生器
一、设计任务要求
设计一台能够输出正弦波、方波和三角波信号的简易函数信号发生器。使用Multisim 14软件绘制其电路原理图，并对该电路的功能进行仿真验证。
1.1 正弦波、方波、三角波发生器
a) 波形：正弦波、方波、三角波，无明显可见失真
b) 频率：1.0～9.9kHz
c) 频率显示：使用2位数码管显示， 单位：kHz
d) 幅度：7 Vp-p @ 50Ω负载电阻
1.2 全部使用实际器件模型。
在满 足基本部分各项功能要求的前提下， 除电源（不含电源芯片）、时钟源 和显示器件外，电路中所有有源器 件均使用实际器件模型（有实际器 件型号，器件符号在Multisim电路原 理图中显示为蓝色）。
1.3 采用单电源供电。
在电路满足基本部分各项功能要求的前提下，整个电路仅使用一路电压为+12V的电源
供电
1.4 三合一功能。
三种信号从同一 输出端口输出；使用三个独立按键切 换输出波形，即按下哪个按键就切换 到哪种波形输出；使用三个LED指示 灯指示当前输出波形，波形输出时相 应的LED指示灯点亮；使用同一快捷 键调节输出信号频率；使用同一组数 码管显示输出信号的频率。
1.5 输出信号幅度数字控制功能。
使用 两个按键控制函数信号发生器输出信号 的幅度（峰峰值）在0～7V之间变化，步 进1V，即每按一下“幅度增”按键，输 出信号幅度增加1V，加到7V为止，继续 按键不变化；每按一下“幅度减”按键， 输出信号幅度减小1V，减小到0V为止， 继续按键不变化。
二、 设计方案及论证
2.1 系统方案设计与比较
2.1.1 正弦波方案比选：
正弦波方案一：RC振荡电路
RC振荡电路以运放位中心，RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，放大电路还引入了电压串联负反馈。
正弦波方案二：电感反馈式振荡电路
LC正弦波振荡电路在本质上和RC振荡电路相同，但是其选频网络采用的是LC串并联的电路。
比较：
技术上：RC振荡电路的频率一般不超过1MHZ，LC振荡电路的频率一般在几百kHZ,由于反馈电压来自于电感，电感对高频信号有较大的阻抗，反馈信号中含有高次谐波，输出波形较差。所以采用方案一比较合适。
成本上：不管是RC振荡电路，还是LC振荡电路，需要用到的电阻，电感，电容，运放，晶体管，价格都很便宜，成本都不高。
稳幅电路：
方案一：热敏电阻稳幅
方案二：二极管稳幅
技术上：方案一的热敏电阻在multisim器件库中没有，需要额外搭建电路制作；方案二的二极管可以直接运用在电路中。所以方案二比方案一更容易实现。
成本上：二极管和热敏电阻价格都便宜，成本低。
2.1.2 方波方案比选：
方波方案一：555定时器
使用555定时器构成多谐振荡电路。上电后，内部触发器被复位，输出低电平，DIS端内部导通，通过R2放电。当电容电压达到1/3Vcc 时，内部触发器被置位，输出翻转为高电平，DIS内部截止。这是一个周期，如此反复，电容 C的充电回路包含的电阻只有 R1，放电回路只包含 R2，令R1=R2可以 输出占空比 50%的矩形波即方波。[1]
优点：电路连接比较简单，输出波形很稳定。
缺点：目前这个基础电路只能产生正电平的矩形脉冲，想要产生双向方波还需要扩展。而且老师指导过说555是一种数模混合集成电路，内部既有数字电路也有模拟电路，Multisim软件在对该系列器件进行仿真时，由于技术原因仿真效果不佳，存在容易发生收敛错误、在特定组合下振荡频率错误、输出电压和输出驱动能力与实际器件不符等多种问题。为保证设计过程的顺利和设计作品的可靠运行效果。所以综上，此方案决定被废弃
方波方案二：使用单片机通过定时器0和定时器1分别输出高低电平。
优点：直接编程处理比较简便，而且波形输出相对稳定
缺点：虽然单片机成本比较低，但是相对于后面方案的成本还是要高一点儿。从工程经济学角度，不优先考虑。况且单片机领域由于学习时间限制，不太熟练。所以此方案也被废弃。
方波方案三：直接用过零比较器将正弦波转换成同频方波。
优点：可以获得一个跟前级正弦波同频的方波，操作比较简单。
缺点：方波的产生可能依赖上一个同学的成果，而且在正弦波同学的成果上只加比较器的话，操作过于简单了。如果自己再做一个正弦波发生器的话会造成三合一后电路冗杂，不利于仿真。如果采用“正弦波—方波—三角波”级联的方式可能会造成分工不均，而且担心不符合报告要求的：“波形能独立产生”条件。故废弃。
方波方案四：采用滞回比较器产生方波。
电阻R1、R2组成正反馈，与运放构成迟滞电压比较器，同相输入端得到一比较电压U+；反相端由R、RP和C组成负反馈，构成被比较电压UC，其大小由RC充放电电路在电容C上得到。UC与U+的相对大小，决定了输出电压的正负。而输出电压的正负极性又决定着通过电容C的电流是充电（使UC增加）还是放电（使UC减小）。而UC再与U+相比较，决定输出电压的极性。从而在输出端产生周期性的方波。因此可以通过电容的充放电过程计算出高低电平的持续时间。从而能够计算频率和占空比。（占空比不做要求，所以可以不对t1、t2作区分）
其中稳压管起到限幅作用，可以通过限幅值确定Vpp的大小。
2.1.3 三角波波方案比选：
三角波方案一：滞回比较器+积分电路
根据叠加定理有：
(式2-1)
令
U p 1 = U N 1 = 0 U_{p1} =U_{N1} =0 Up1=UN1=0
则阈值电压
U T ± = ± ( R 1 / R 2 ) U z ( 式 2 − 2 ) U_{T\pm}=\pm(R_1/R_2)U_z \qquad(式2-2) UT±=±(R1/R2)Uz(式2−2)
因此迟滞比较器电压传输特性如图
积分电路的输入电压是迟滞比较器的输出电压 U o 1 ，而 U o 1 不是 + U Z 就是 − U Z ， 故输出电压表达式为： 积分电路的输入电压是迟滞比较器的输出电压U_o1，而U_o1不是+U_Z就是-U_Z，\\故输出电压表达式为： 积分电路的输入电压是迟滞比较器的输出电压Uo1，而Uo1不是+UZ就是−UZ，故输出电压表达式为：
U o = − 1 R 3 C U o 1 ( t 1 − t 0 ) + U o ( t 0 ) U_o=-\frac{1}{R_3C}U_{o1}(t_1-t_0)+U_o(t_0) Uo=−R3C1Uo1(t1−t0)+Uo(t0)
（式2-3）
设初始状态时 U o 1 正好从 − U z 跃变 + U z ，则： \begin{aligned} 设初始状态时U_{o1}正好从-U_z跃变+U_z ，则： \end{aligned} 设初始状态时Uo1正好从−Uz跃变+Uz，则：
U o = 1 R 3 C U o 1 ( t 1 − t 0 ) + U o ( t 0 ) U_o=\frac{1}{R_3C}U_{o1}(t_1-t_0)+U_o(t_0) Uo=R3C1Uo1(t1−t0)+Uo(t0)
（式2-4）
积分电路反向积分 , U o 随时间的线性增长下降，根据迟滞比较器的电压传输特性， 一旦 U o = U T − ，再稍微减小 , U o 1 将从 + U z 跃变为 − U z ，则： 积分电路反向积分,U_{o}随时间的线性增长下降，根据迟滞比较器的电压传输特性，\\一旦U_o=U_{T-} ，再稍微减小,U_{o1}将从+U_z跃变为-U_z，则： 积分电路反向积分,Uo随时间的线性增长下降，根据迟滞比较器的电压传输特性，一旦Uo=UT−，再稍微减小,Uo1将从+Uz跃变为−Uz，则：
U o = − 1 R 3 C U o 1 ( t 2 − t 1 ) + U o ( t 0 ) U_o=-\frac{1}{R_3C}U_{o1}(t_2-t_1)+U_o(t_0) Uo=−R3C1Uo1(t2−t1)+Uo(t0)
（式2-5）
积分电路反向积分， U o 随时间的线性增长增大，之后 U o 将从 − U z 跃变为 + U z ，积分电路又 开始反向积分。电路重复上述过程，因此产生自激振荡。 U o 端将产生三角波正向积分起始值为 U T − ， 终值为 U T
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