基于multisim聲波測井儀仿真設(shè)計與實現(xiàn)(編輯修改稿)
2024-12-29 00:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 外，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也常用于定時器電路中，調(diào)整RC的值可以得到不同的定時值。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器采用電阻、電容組成RC定時電路，用于調(diào)節(jié)輸出信號的脈沖寬度TW。在圖233（a）的電路中，Vi接555定時器端，其工作原理如下：圖233穩(wěn)態(tài)（觸發(fā)前）：Vi為高電平時，VTR=1，輸出VO為低電平，放電管T導(dǎo)通，定時電容器C上的電壓（7腳電壓）VC = VTH = 0， 555定時器工作在“保持”態(tài)。觸發(fā)：在Vi端輸入低電平信號，555定時器的端為低電平，電路被“低觸發(fā)”，Q端輸出高電平信號，同時，放電管T截止，定時電容器C經(jīng)（R+RW）充電，VC逐漸升高。電路進入暫穩(wěn)態(tài)。在暫穩(wěn)態(tài)中，如果Vi恢復(fù)為高電平（VTR=1），但VC充電尚未達到VCC時（VTH=0），555定時器工作在保持狀態(tài)，VO為高電平，T截止，電容器繼續(xù)充電。恢復(fù)穩(wěn)態(tài)：經(jīng)過一定時間后，電容器充電至VC略大于VCC ，因VTHVCC使555定時器“高觸發(fā)”，VO跳轉(zhuǎn)為低電平，放電管T導(dǎo)通，電容器經(jīng)T放電，VC迅速降為0V，這時，VTR=1，VTH=0，555定時器恢復(fù)“保持”態(tài)。高電平脈沖的脈寬TW：當(dāng)VO輸出高電平時，放電管T截止，電容器開始充電，在電容器上的電壓VCC這段時間，VO一直是高電平。因此，脈沖寬度即是由電容器C開始充電至VC=VCC的這段暫穩(wěn)態(tài)時間。脈沖寬度計算公式：Tw≈(R+RW)C（2）多諧振蕩器圖234所示為自激多諧振蕩器電路和波形圖。多諧振蕩器用于產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號。電路采用電阻、電容組成RC定時電路，用于設(shè)定脈沖的周期和寬度。調(diào)節(jié)RW或電容C，可得到不同的時間常數(shù)；還可產(chǎn)生周期和脈寬可變的方波輸出。脈沖寬度計算公式：TP1≈ R2 C振蕩周期計算公式：T≈ (R1+2R2) C圖234 多諧振蕩器電路和波形圖分析方法與單穩(wěn)態(tài)電路相似，但電容器C的充電電阻是R1 +R2 ，放電電阻是R2 。當(dāng)VC是低電平時，555定時器低觸發(fā)，VO為高電平，放電管T截止，電容器經(jīng)（R1 +R2）充電，當(dāng)充電至VC=VTHVCC時，電路高觸發(fā)，輸出VO變?yōu)榈碗娖?，放電管T導(dǎo)通，電容器經(jīng)R2放電，當(dāng)放電至VC=VTRVCC時，電路又進入低觸發(fā)，VO變?yōu)楦唠娖?，如此周而?fù)始，循環(huán)不止，輸出連續(xù)脈沖信號。 整流電路基本原理實驗中采用單相橋式整流電路。電路如圖241所示。圖241 單相橋式整流電路圖實驗所用電路圖241中使用的220V交流電壓波形如圖242中V2。圖中VL為經(jīng)過整流器后，電阻R1兩端的電壓。VL進行傅立葉展開可得其平均值為直流電流為因二極管DD3和DD4是兩兩輪流導(dǎo)通的，故可知流經(jīng)每個二極管的平均電流為圖242 單相橋式整流電路電壓、電流波形圖 整體聲波發(fā)射電路原理180V交流電壓經(jīng)變壓器Ｔ1升至280V左右，整流后將電容器Ｃ充電到400V，該電容器與變壓器Ｔ2的初級一端連接，變壓器Ｔ2的另一端與發(fā)射激勵板的CMOS場效應(yīng)管Ｖ4(IRFP460)的漏極相連。當(dāng)Ｖ4導(dǎo)通，電容器Ｃ經(jīng)變壓器Ｔ2的初級線圈放電，在次級繞組產(chǎn)生一個脈寬約為28us的4000V的高壓脈沖，該脈沖激勵發(fā)射器B,使其產(chǎn)生聲振動。整個聲波發(fā)射電路的構(gòu)成如圖２5１所示。圖251 實驗電路原理 為了了解CMOS場效應(yīng)管V4易損壞的原因，我們具體分析了發(fā)射激勵電路的工作原理，電路原理圖如圖252所示。X1X3X1V4V3V2 發(fā)射激勵電路圖 圖252 原發(fā)射電路詳圖圖252 發(fā)射電路詳圖該電路是由P溝道增強型CMOS場效應(yīng)管V2（型號為IRFD9120）和N溝道增強型CMOS場效應(yīng)管V3（型號為IRFD120），按照互補對稱的形式連接而成，構(gòu)成反相器。場效應(yīng)管V2與場效應(yīng)管V3二者的柵極連接在一起引出輸入端，按邏輯解碼器輸出來發(fā)射脈沖。兩管漏極接在一起作輸出，V2的源極接電源，V3的源極接地。從邏輯解碼器輸出的負邏輯脈沖送至該電路X3處，一般情況下，輸入X3處為高電平，使得場效應(yīng)管V2截至，V3導(dǎo)通，因此V4截至；當(dāng)X3觸發(fā)為低電平脈沖時，V2導(dǎo)通，V3截至，使V4導(dǎo)通，從而最終使得圖251中壓電陶瓷換能器將電能轉(zhuǎn)化為機械能而產(chǎn)生聲振動。第三章 Multisim電路仿真分析及電路調(diào)試結(jié)果Multisim是用于電路設(shè)計仿真的軟件工具，適用于板級的模擬 / 數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。因此基于此軟件，可以對前述聲波發(fā)射電路進行仿真模擬，并進行調(diào)試運行，以測試信號通過各器件、各模塊之后的變化情況。同時，運用Multisim可以很方便地對電路中的各個參數(shù)進行設(shè)置，使電路穩(wěn)定運行，再根據(jù)仿真所用參數(shù)對實際電路進行調(diào)試，使電路連接符合要求并加以分析，以對其進行嘗試性的優(yōu)化。下列各圖即顯示了Multisim 軟件平臺，其工作區(qū)所示圖形是利用它做出的信號通過252所示電路中的各元件之后，用示波器顯示的結(jié)果，如圖31，33，38。圖31 原聲波發(fā)射電路圖252中信號經(jīng)過555定時器之后的波形圖實驗所用的輸入信號為5V直流電壓信號。由上圖知，信號經(jīng)過555定時器組成的多諧
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