一、题目
利用 Multisim 分析图1所示电路，测试各项指标参数。
图
1
压控振荡电路
图1\,\,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
A
1
\textrm A_1
A1 采用通用型集成运放 LM324AJ，
A
2
\textrm A_2
A2 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。
(
a
)
(a)
(a)
(
b
)
(b)
(b)
图
2
图2
图2
三、理论计算
如图1所示，电压比较器的阈值电压： ± U T = ± U Z = ± 8 V ±U_T=±U_Z=±8\,\textrm V ±UT=±UZ=±8V由振荡周期近似等于积分电路反向积分时间，可得 − U T ≈ − 1 R 1 C ⋅ u I T + U T -U_T\approx-\frac{1}{R_1C}\cdot u_{\scriptscriptstyle I}T+U_T −UT≈−R1C1⋅uIT+UT得 T ≈ 2 U T R 1 C u I T\approx\frac{2U_TR_1C}{u_{\scriptscriptstyle I}} T≈uI2UTR1C故振荡频率 f ≈ u I 2 U T R 1 C = 62.5 u I f\approx\frac{u_{\scriptscriptstyle I}}{2U_TR_1C}=62.5u_{\scriptscriptstyle I} f≈2UTR1CuI=62.5uI
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 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 幅值/V | 周期/ms | 频率/Hz | |||
| 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 f f 与输入直流电压 u I u_{\scriptscriptstyle I} uI 的幅值成正比， u I u_{\scriptscriptstyle I} uI 的上限值约为 6 V 6\,\textrm V 6V，转换频率的相对误差约为 6 % 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。
