設計了正弦波、矩形波和鋸齒波發生電路，并在OrCAD/PSpice環境中完成仿真分析。給出文氏橋正弦波振蕩電路、555時基電路組成的矩形波振蕩電路和運算放大器組成的鋸齒波發生電路三種信號產生電路的振蕩波形，測量振蕩周期和振蕩頻率，并與理論值做出比較。結果表明，設計的信號產生電路波形好，振蕩頻率穩定，易于實現，可廣泛應用于工程設計領域。

信號產生電路的作用是產生具有一定頻率和幅度的正弦波、矩形波和鋸齒波等波形。信號產生電路廣泛應用于通信系統、數字系統和自動控制系統。OrCAD／PSpice作為一種功能強大的電子電路仿真分析設計軟件，電路設計工作者可以通過這些應用程序進行各種分析、計算和校驗，完成所需特殊電路的設計工作。

1 OrCAD／PSpice簡介

OrCAD／PSpice是較早出現的EDA軟件之一，整個軟件由原理圖編輯、電路仿真、激勵編輯、元器件庫編輯、波形圖等幾個模塊組成，使用時是一個整體，但各個部分有各自的窗口。設計者利用鼠標和熱鍵一起操作，既提高了工作效率，又縮短了設計周期。它是全功能通用的仿真軟件，集成了直流分析、交流分析、噪聲分析、瞬態分析、溫度分析等仿真功能。軟件還集成了諸多數學運算，不僅為用戶提供了加、減、乘、除等基本的數學運算，還提供了正弦、余弦、絕對值、對數、指數等基本的函數運算，這些都是其他軟件所無法比擬的。另外，設計者還可以對仿真結果的窗口進行編輯，如添加窗口、修改坐標、疊加圖形等，還具有保存和打印圖形的功能，給用戶提供制作所需圖形的更快捷、更簡便的方法。

2 信號產生電路設計與OrCAD／PSpice分析

2.1 文氏橋正弦波振蕩電路

文氏橋正弦波振蕩電路能產生振蕩頻率調節范圍寬、波形好的正弦波，廣泛應用于通信系統。文氏橋正弦波振蕩由文氏電橋與一個集成運放μA741組成的同相放大電路組成，如圖1所示。觀察起振時間約為400 ms，利用標尺（Cursor）測量出波形的振蕩周期為T=460.011-453.755=6.256 ms，求出振蕩頻率。

2.2 555矩形波振蕩電路

利用多用途的單片集成電路555時基電路組成矩形波振蕩電路如圖3所示。接通電源后，電源V1通過R1，R2對電容充電，C點電壓Vc按指數規律上升。當Vc上升到（2／3）V1時，由于555時基電路內部的比較器和觸發器的作用，電容C1經R2開始放電，直到Vc下降到（1／3）V1時，又開始重復充電、放電從而形成無穩態的多諧振蕩。理論振蕩周期為：

T=t1+t2=0.7（R1+R2）C1+0.7R2C1=21μs

理論占空比為：

其中t1和t2分別為電容的充電時間和放電時間。調節R1或R2或C1可改變振蕩周期。

在PSpice環境中設置瞬態分析類型和參數，進行分析，得到輸出Vo，Vc和Vd波形如圖4所示。利用標尺測量出輸出波形的振蕩周期為：

T=47.192-25.626=21.566μs

占空比為：

2.3 鋸齒波發生電路

由集成運算放大器組成的鋸齒波發生電路如圖5所示。

運放U1為同相輸入滯回比較器，運放U2為積分運算電路。主要利用二極管的單向導電性使積分電路兩個方向的積分通路不同，可得到鋸齒波發生電路。設二極管導通時的等效電阻可忽略不計，電位器的滑動端在中間位置。穩壓管的穩壓值為Uz。當Uo1=+Uz時，D2導通，D1，D3截止，輸出電壓Uo隨時間線性下降；當Uo1=-Uz時，D1，D3導通，D2截止，輸出電壓Uo隨時間線性上升。在PSpice環境中設置瞬態分析類型和參數，進行分析，得到Uo1和Uo的波形如圖6所示。

測量得到振蕩周期為T=4.9592-2.2924=2.6668 ms，則振蕩頻率為。調整R1和R2的阻值可以改變鋸齒波的幅值；調整R1，R2和電位器的阻值以及C的容量，可以改變振蕩頻率；調整電位器滑動端的位置，可以改變Uo1的占空比以及鋸齒波上升和下降的斜率。

3 結語

本文采用集成運算放大器和555時基電路等，完成了正弦波、矩形波和鋸齒波三種信號產生電路的設計并利用OrCAD／PSpice進行了仿真。該信號產生電路具有電路簡單，易于實現，振蕩頻率穩定等特點，可應用于通信系統，自動控制系統等。